熱敏電阻應(yīng)用正當(dāng)時！行業(yè)競爭向高端應(yīng)用轉(zhuǎn)移，材料與工藝積累核心競爭力

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）在電阻元件類別里，熱敏電阻這一類產(chǎn)品一直都有著較多的應(yīng)用。熱敏電阻在溫度傳感中已經(jīng)被應(yīng)用了很多年，成本不高，加工不繁瑣，在響應(yīng)速度與精度上又有優(yōu)勢，很受歡迎。其實不僅在溫度傳感器中，在其他各類電子產(chǎn)品應(yīng)用中熱敏電阻也很常見，同時還能提供電路保護功能。

隨著各行各業(yè)向智能化網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，現(xiàn)在各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)囟葴y量的精度、可靠性和智能化水平要求越來越高，相對已經(jīng)較為成熟的熱敏電阻也在工藝技術(shù)水平和材料的突破之下不斷進化，不斷探索新的應(yīng)用場景，市場穩(wěn)步發(fā)展。

溫度敏感元件NTC與PTC的不同應(yīng)用方向

熱敏電阻作為離散的雙端固態(tài)器件，根據(jù)隨著溫度變化阻值變化的不同進行分類有兩種類別，分別是電阻值隨溫度的升高而減小的負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC和電阻值隨溫度的升高而增大的正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC。

先說NTC，這應(yīng)該是應(yīng)用范圍最廣的眾所周知的半導(dǎo)體溫度傳感元件，不僅在溫度傳感器中，在其他各類電子產(chǎn)品應(yīng)用中也十分常見，如可復(fù)式保險絲及自動調(diào)節(jié)的加熱器等等。當(dāng)然它也可以進行電路保護。

NTC能得到廣泛應(yīng)用當(dāng)然和其高靈敏度、高精度有著莫大關(guān)系，NTC熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)是每1℃降低3%至5%，即使在很小的溫度變化里也能表現(xiàn)出很大的電阻變化。這些特性讓NTC在合適的溫度范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度靈敏地檢測微小溫差。

除此之外，NTC小巧輕便、易加工、成本不高的特性也大大拓展了它的應(yīng)用范圍。最常見的低成本溫度檢測方案，就是在NTC熱敏電阻與電源正極之間串聯(lián)一個和NTC常溫電阻值一樣的上拉電阻。成本不高，設(shè)計方便可以加工成各種形狀，而且精度足夠，很受青睞。

這樣的易用性也讓其在電子系統(tǒng)中大規(guī)模被應(yīng)用，成為溫度檢測的經(jīng)典方案。不過NTC本身是非線性電阻，因此在測溫之前一定要做線性處理，并保證它在合適的溫度范圍內(nèi)工作，否則測量結(jié)果會很容易出現(xiàn)偏差。

而線性PTC熱敏電阻則以高線性度、高精度、高穩(wěn)定性著稱，是復(fù)雜應(yīng)用大型設(shè)備中溫度檢測的重要器件。但不是所有PTC都是高度線性的，非線性的PTC此前應(yīng)用的更多，一般是用作過流、過熱保護的重要器件，不應(yīng)用于溫度檢測。非線性的PTC一直在電路保護領(lǐng)域有著重要地位。

不同于非線性PTC，溫度檢測用的PTC線性度極高，一致性強和電阻容差相比NTC都更加出色，且不會因為散熱影響到系統(tǒng)功耗。因此其成本也更高，應(yīng)用范圍也沒有NTC那么廣泛。此前多是用在電池，安防，醫(yī)療、科研、工業(yè)電機馬達、航天航空等復(fù)雜設(shè)備溫度控制相關(guān)的領(lǐng)域。隨著技術(shù)的發(fā)展成本下探，線性PTC也正在適配更多應(yīng)用。

穩(wěn)步發(fā)展的熱敏電阻市場，汽車應(yīng)用增速明顯

熱敏電阻的易用性和泛用性都很優(yōu)秀，長期以來其市場規(guī)模都保持著穩(wěn)定的增長。根據(jù)QYResearch的報告數(shù)據(jù)，2022年全球NTC熱敏電阻市場銷售額達到了6.2億美元，預(yù)計2029年將達到7.6億美元，年復(fù)合增長率為2.8%。

PTC熱敏電阻領(lǐng)域，根據(jù)貝哲斯市場研究報告2022年全球PTC熱敏電阻市場規(guī)模達到21.34億元，預(yù)計到2028年全球PTC熱敏電阻市場規(guī)模將達到34.56億元，年復(fù)合增長率預(yù)估為8.33%。

NTC領(lǐng)域，興勤電子、TE、Shibaura、TDK、Semitec、Mitsubishi、Vishay、時恒電子、AVX、Murata和Panasonic。PTC領(lǐng)域TE、Bourns、TDK、VISHAY、村田、Littelfuse、興勤電子等廠商市占較高。

從目前的產(chǎn)品市場應(yīng)用占比來看，雖然消費電子仍舊是占比最高的市場，但不論是NTC還是PTC，汽車應(yīng)用的增速都非?？捎^。熱敏電阻既能用于汽車內(nèi)部的溫度檢測與調(diào)節(jié)，還能為加熱器、馬達、變壓器、大功率晶體管等車內(nèi)電器加熱和過熱提供保護。

隨著電動汽車銷量持續(xù)增長，用于其中的熱敏電阻增速明顯。根據(jù)博研信息咨詢統(tǒng)計，2021年熱敏電阻在汽車領(lǐng)域的市場規(guī)模已經(jīng)達到了1.8億美元，預(yù)計到2028年其市場規(guī)模將達到2.7億美元。

整體看來，熱敏電阻市場相對分散，產(chǎn)業(yè)成熟度已經(jīng)很高，競爭也非常激烈。國內(nèi)又是熱敏電阻主要的市場，過去幾年中，熱敏電阻的國產(chǎn)化率提升得很快，風(fēng)華高科、時恒電子、華巨電子、維安電子、聚鼎科技、興勤電子、華工科技、安培龍、丹東國通等國內(nèi)企業(yè)逐步占領(lǐng)市場，目前國內(nèi)市場處于競爭格局相對穩(wěn)定階段。

國內(nèi)外廠商熱敏電阻技術(shù)發(fā)展情況

熱敏電阻作為成熟度較高的產(chǎn)業(yè)，相關(guān)廠商目前都處于穩(wěn)步提升產(chǎn)品的可靠性，并在相關(guān)材料、工藝技術(shù)上持續(xù)尋求突破的發(fā)展階段下。電阻元器件這類產(chǎn)品迭代稱不上快速，更看重材料和工藝的積累。

如熱敏電阻領(lǐng)域一直排名市場頭部的TE，一直在NTC加工技術(shù)和材料配方上持續(xù)耕耘。以細分NTC熱敏電阻品類里最多的陶瓷NTC來說，TE 投入了大量工程資源研發(fā)出了適用于最嚴苛應(yīng)用的具有高穩(wěn)定性的電陶瓷材料。利用當(dāng)今最為先進的制造技術(shù)來壓實電陶瓷材料，目前致密度已經(jīng)可以達到近似100%的理論密度，因此其NTC產(chǎn)品也有著領(lǐng)先的物理性能和電氣性能。

國內(nèi)近期成功上市的安培龍在PTC領(lǐng)域也是通過在制料、壓片、燒結(jié)及電極制備等環(huán)節(jié)進行工藝技術(shù)優(yōu)化，使得產(chǎn)品具備耐高壓耐高流特性。摻雜工藝用于制備陶瓷基體，雙陶瓷疊加技術(shù)用于陶瓷成型，再通過后續(xù)工藝的優(yōu)化提升了PTC熱敏電阻的性能。NTC領(lǐng)域同樣在陶瓷基體制備配方、燒結(jié)環(huán)節(jié)上積累了核心技術(shù)。

興勤電子作為NTC和PTC同時發(fā)展的頭部廠商，近年來推出的新NTC熱敏電阻圍繞著高功率和小尺寸兩個特征不斷在做優(yōu)化，這也同樣基于興勤電子在電子陶瓷技術(shù)上的進一步突破。針對汽車應(yīng)用，興勤電子則開發(fā)了高功率PTC粉料及制作工藝、突破了高居里溫度210℃下的材料配方和特殊燒結(jié)過程工藝的技術(shù)瓶頸、優(yōu)化突破了500Vdc高壓功率衰減技術(shù)，達到國內(nèi)領(lǐng)先國際先進水平。

時恒電子今年成功研制了遠高于目前市場水平的大功率電阻能量沖擊設(shè)備，這意味著設(shè)計和制造更高能量和介電等級的超大功率NTC熱敏電阻成為可能，未來在NTC熱敏電阻領(lǐng)域競爭力會更強。

從行業(yè)整體發(fā)展來說國外廠商起步早，在相關(guān)材料、工藝技術(shù)積累上的先發(fā)優(yōu)勢還是存在的。國內(nèi)追趕的步伐非?？?，正在快速形成競爭力。熱敏電阻高端應(yīng)用里國內(nèi)已經(jīng)有可以和國外廠商競爭的廠商和產(chǎn)品，競爭力足夠，在中低端應(yīng)用領(lǐng)域，國產(chǎn)元件已經(jīng)可以覆蓋，國產(chǎn)化率正在迅速提升，國內(nèi)廠商逐步在占領(lǐng)市場。

寫在最后

從發(fā)展的風(fēng)向來說，熱敏電阻在精度、靈敏度上進一步增加是必須的。下游市場對熱敏電阻的選擇也讓NTC和PTC共同盡可能往小型化去做，封裝的多樣化也是其中重要一環(huán)。同時隨著移動設(shè)備、汽車等應(yīng)用功能的增加功率的上升，這些需求拓展也讓耐高壓耐高流熱敏電阻產(chǎn)品的需求不斷增加。

此外，很重要的一點是隨著各領(lǐng)域應(yīng)用向智能化發(fā)展，熱敏電阻與數(shù)字處理芯片呈集成化趨勢愈發(fā)明顯，這有利于實現(xiàn)產(chǎn)品的智能化，也是日后重要的發(fā)展方向。