熱敏電阻NTC與PTC的多功能應用，向高端工業與汽車挖掘更多應用空間

電子發燒友網報道（文/李寧遠）熱敏電阻作為一種離散的雙端固態器件，其阻值隨溫度變化，是各種熱敏溫度傳感器實現測溫功能的基礎器件。

熱敏電阻在溫度傳感里已經被應用了很多年，成本不高，加工不繁瑣，在響應速度與精度上又有優勢，很受歡迎。其實不僅在溫度傳感器中，在其他各類電子產品應用中熱敏電阻也很常見，同時還能提供電路保護功能。

熱敏電阻NTC與PTC

熱敏電阻有兩個類別，根據隨著溫度變化阻值變化的不同進行分類，有電阻值隨溫度的升高而減小的負溫度系數熱敏電阻NTC和電阻值隨溫度的升高而增大的正溫度系數熱敏電阻PTC。二者都是離散的雙端固態器件，在電路中有著多種功能。

一般NTC的材料是以錳、鎳、鈷、鐵、銅等金屬氧化物為主要原料制成的多晶半導體陶瓷。NTC的電阻與溫度（R-T）特性曲線很有特點，其電阻溫度系數隨著溫度每升高1℃會降低3至5%左右，相比于其他金屬電阻值每升高1℃電阻溫度系數細微的變化，可以很明顯地看出使用熱敏材料制成的電阻對于溫度高度敏感。

基于這種高敏感度，NTC比其他類型材料更適合檢測溫差的細微變化，而且感測的響應足夠快。如果電阻溫度系數更高一些，就會把NTC當作保護器件使用來防浪涌。這也是目前NTC主要的應用方向，應用于溫度補償、測量等場合或是防浪涌場合。

分離式NTC，TE

感測的響應速度足夠快具體有多快呢，這和NTC傳感器的具體類型相關，越小的設計響應速度會越快。分離式設計的NTC傳感器響應速度一般會比外殼完全封裝的要快。從傳感器層面來說NTC傳感器普遍響應時間可以達到15秒甚至10秒以下，而NTC芯片層面的響應時間僅為1秒。

但NTC本身并不是線性的，在使用前一定要做線性處理，否則結果會出現很大偏差。

到PTC熱敏電阻，其高精度、高可靠性、高穩定性以及高度線性特性讓它的應用方面也正日益廣泛，滲透到了日常生活、工業控制、汽車、軍事科學、通訊、宇航等各個領域。但并不是所有PTC都是高度線性的，非線性PTC的電阻值會在溫升情況下急劇增加幾個至十幾個數量級，通常用于限流應用，用作電流保護裝置。

車用線性PTC，NXP

線性PTC由硅制成，通常被稱為硅熱敏電阻，成品傳感器也被稱為KTY器件，線性度極高，一致性非常強，具有更穩定的電阻容差。與±1% NTC熱敏電阻相比，一些±1%PTC線性熱敏電阻在－40℃和150℃時最大電阻可達±1.5%，這與NTC熱敏電阻在極端溫度下的±4%的公差是一個很大的提升。同樣受益于材料特性，即便溫度升高，PTC本身的散熱量會小很多，不會影響到功耗。

PTC熱敏電阻的價格會比NTC更高，目前在高端工業領域、汽車傳感領域有著很好的發展前景。

熱敏電阻市場概況

熱敏電阻的泛用性很優秀，常見的消費電子、工業自動化、汽車領域都有其身影，總的來看NTC和PTC應用于消費電子的市場規模是最大，2021年消費電子市場占比超過三成。根據博研信息咨詢的統計數據，2021年全球NTC和PTC市場規模達到了948.08百萬美元，預計2028年將達到1283.52百萬美元，年復合增長率為4.57%。

其中NTC的市場規模達到了624.99百萬美元，預計2028年將達到803.83百萬美元，年復合增長率為3.84%。PTC的市場規模為323.06百萬美元，預計2028年將達到479.69百萬美元，年復合增長率為5.87%。

PTC更高的增長率主要是受益于汽車領域的PTC應用的火熱，PTC依靠超高的精度、可靠性、穩定性在汽車內發揮著不可替代的作用，既能用于汽車內部的溫度檢測與調節，還能對加熱器、馬達、變壓器、大功率晶體管等電器的加熱和過熱提供保護。根據博研信息咨詢統計，2021年熱敏電阻在汽車領域的市場規模已經達到了182.55百萬美元，預計到2028年其市場規模將在261.03百萬美元。

國內外熱敏電阻廠商不少，產業成熟度很高，各廠商都在穩步提升產品的可靠性，并在相關材料、工藝技術上尋求突破，力求提升產品的整體性能。國內目前在熱敏電阻領域積累深厚的廠商不少，比如風華高科、時恒電子、華巨電子、維安電子、聚鼎科技、興勤電子等等，國外廠商有TE、TDK、Vishay、Murata、Thinking Electronic、Shibaura、Littelfuse等等。其中TE、興勤電子、TDK前三大廠商占有全球超三成的市場份額。

熱敏電阻技術發展趨勢

從市場對熱敏電阻的選擇來說，目前NTC和PTC共同的主要趨勢是盡可能往小型化去做，比如在IGBT模塊和IPM模塊中，片式可嵌入NTC熱敏電阻現在很受歡迎，可以通過燒結焊連接嵌入到電源模塊中，元件與模塊間的熱耦合會更穩定，響應速度也會更快。NTC也在往更高精度、更高響應速度發展，在應用市場匹配更多場景。

PTC同樣在盡可能縮小KTY器件的封裝，并通過減少器件成本，拓展更多的高精度應用。除此之外PTC的耐高壓耐高流能力很受關注，這是越來越多高壓高電流應用提出的需求。

這些性能提升的背后，實則是材料技術和工藝的進步和升級。不同于迭代快速的主動元器件，這類被動元件很看重材料和工藝的積累。先進的能夠將陶瓷致密化的陶瓷基體制備技術是NTC和PTC都需要的。

陶瓷基體中的晶粒的不一致會直接影響熱敏電阻性能，頭部廠商在這項技術上的積累更深厚，比如TE的專有技術能使電瓷體的致密度達到近似100%的理論密度，產生一致的顆粒尺寸，大大改善材料的機械性能和電氣性能。除了制料環節，PTC的壓片、燒結和電極制備環節，NTC的燒結、成型、電極制備環節也都是提高熱敏電阻性能需要持續積累持續突破的方向。

寫在最后

隨著市場缺口向高端工業和汽車領域轉變，熱敏電阻的可靠性和精準度在不斷提升，加之各廠商不斷優化熱敏電阻（尤其是PTC）的制備成本，熱敏電阻在消費電子之外開始往高端工業、汽車領域挖掘出更多高需求的應用空間。