NTC熱敏電阻在實(shí)際使用中的故障表現(xiàn)及其對(duì)策

負(fù)溫度系數(shù) (NTC) 熱敏電阻是一種電阻值會(huì)隨著溫度的升高而減小的半導(dǎo)體電阻器，并且電阻變化率很大。

其應(yīng)用廣泛，主要用途包括電子設(shè)備內(nèi)的溫度檢測和各類應(yīng)用中的溫度補(bǔ)償，比如模塊化產(chǎn)品。

用戶在使用NTC熱敏電阻時(shí)，必須確保其使用方式的正確。

不正確的使用方式會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品無法充分發(fā)揮其潛力，在最壞的情況下還可能出現(xiàn)故障。

下面我們將列舉兩種因使用方式的錯(cuò)誤而導(dǎo)致NTC熱敏電阻出現(xiàn)故障的表現(xiàn)，即“裂縫”和“基底熔化”，

闡述其故障形成的原因并給出相應(yīng)的對(duì)策。

概要

圖1：故障表現(xiàn)和原因

視頻1 概要視頻

故障表現(xiàn)①<裂縫>

圖2：故障表現(xiàn)①<裂縫>

最常見的故障表現(xiàn)是“裂縫”。

裂縫可能是由于基板安裝時(shí)或基板安裝后的機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致，原因多為“焊錫過量”和“安裝后存在應(yīng)力”這兩種。

原因1：焊錫過量

圖3：焊錫過量

在基板上安裝NTC熱敏電阻時(shí)，如果焊錫過量，容易導(dǎo)致裂縫。

焊錫量的增加會(huì)加大對(duì)NTC熱敏電阻產(chǎn)生的壓力。

這是由焊錫產(chǎn)生的收縮壓力導(dǎo)致的，焊錫過量會(huì)導(dǎo)致裂縫。

另外，如果焊錫量過少，則會(huì)存在接觸不良或貼片脫落的危險(xiǎn)，因此使用適當(dāng)?shù)暮稿a量非常重要。

圖4：推薦的焊錫量

對(duì)策

在設(shè)計(jì)基板的焊盤圖案時(shí)，須設(shè)置正確的圖案形狀及尺寸，以便使用適量的焊錫。

關(guān)于產(chǎn)品的推薦圖案尺寸，請(qǐng)登錄公司網(wǎng)站查看數(shù)據(jù)表和產(chǎn)品目錄。

遵循該推薦尺寸來設(shè)計(jì)焊盤圖案，可防止焊錫過量或過少。

比如，TDK針對(duì)尺寸為1.6x0.8mm的NTC熱敏電阻推薦以下焊盤圖案和尺寸。

圖5：推薦的焊盤尺寸示例

原因2：安裝后存在應(yīng)力

圖6：安裝后存在應(yīng)力

將NTC熱敏電阻焊接到安裝基板后，基板因?yàn)檎郯寤蚵菁y止動(dòng)的影響而變形時(shí)，

其產(chǎn)生的應(yīng)力可能會(huì)導(dǎo)致裂縫。

特別是在折板附近，往往會(huì)對(duì)NTC熱敏電阻施加較大的應(yīng)力，這點(diǎn)需要重點(diǎn)關(guān)注。

對(duì)策

根據(jù)NTC熱敏電阻的貼片配置和安裝在基板上的位置不同，基板撓曲導(dǎo)致的應(yīng)力也會(huì)有很大變動(dòng)。

圖7：基板的撓曲應(yīng)力和貼片的配置

如圖所示，相比起垂直于折板面配置，平行配置時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)更小，并且離折板部分越遠(yuǎn)，所承受的壓力也會(huì)越小。

圖8：貼片的配置和應(yīng)力

像這樣，通過設(shè)計(jì)基板使得NTC熱敏電阻的配置有利于應(yīng)對(duì)撓曲應(yīng)力，能大幅降低裂縫產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。

此外，除了折板，基板彎曲、掉落和沖擊導(dǎo)致的撓曲應(yīng)力也可能會(huì)產(chǎn)生裂縫。

請(qǐng)注意，不得對(duì)已安裝NTC熱敏電阻的基板施加外部應(yīng)力。

故障表現(xiàn)②<基底熔化>

圖9：故障表現(xiàn)②<基底熔化>

由于NTC熱敏電阻是溫度檢測元件，為確保溫度測量精度，應(yīng)盡可能抑制自熱。

若持續(xù)施加過大的電氣負(fù)載，會(huì)使得熱敏電阻的溫度超過基底的熔點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致“基底熔化”。

原因1：過電流

如上所述，基底熔化是由于對(duì)NTC熱敏電阻施加的電氣負(fù)載較大。

圖10：因過電流導(dǎo)致的自熱和溫度測量精度下降

由于NTC熱敏電阻的電阻值會(huì)隨著溫度的升高而減少，因此當(dāng)電流過大時(shí)產(chǎn)生的自熱會(huì)使其電阻值減小。

鑒于這一電氣特性，因此當(dāng)電流遠(yuǎn)大于允許工作電流時(shí)，有可能會(huì)導(dǎo)致“熱失控”，即自熱引起的溫升會(huì)導(dǎo)致電阻值減小，反過來電阻值減小會(huì)使得電流增大，這兩種現(xiàn)象可能會(huì)反復(fù)交替發(fā)生。

而一旦元件的內(nèi)部溫度超過陶瓷基底的熔點(diǎn)時(shí)，則會(huì)引發(fā)基底熔化。

視頻2：因過電流導(dǎo)致的NTC熱敏電阻的基底熔化

對(duì)策

為了避免施加的電流超過允許工作電流，須正確選擇元件和電路設(shè)計(jì)。

比如，TDK的尺寸為1.0x0.5mm的NTC熱敏電阻，允許工作電流約為0.03mA~0.21mA。

(注意：在實(shí)際使用中，允許工作電流會(huì)受到焊盤圖案、焊錫量和基板材質(zhì)等因素的影響。)

關(guān)于各元件的允許工作電流，請(qǐng)參見NTC熱敏電阻廠商的規(guī)格說明。

此外，使用固定電阻的分壓電路能有效解決過電流的問題。

作為參考，我們將在下文中介紹各個(gè)應(yīng)用的電路示例。

針對(duì)NTC熱敏電阻的選型和傳感電路的設(shè)計(jì)，我們還提供了基于Web的模擬工具。

用戶在產(chǎn)品選型時(shí)務(wù)必使用。

總結(jié)

本文介紹了NTC熱敏電阻使用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致的主要故障表現(xiàn)以及相應(yīng)的對(duì)策。

圖11：總結(jié)

因使用方法不當(dāng)導(dǎo)致的NTC熱敏電阻故障表現(xiàn)多種多樣，并不僅限于文中介紹的情況。

關(guān)于使用注意事項(xiàng)的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參見TDK的產(chǎn)品目錄和產(chǎn)品隨附的規(guī)格書。

強(qiáng)烈建議使用前仔細(xì)通讀所有注意事項(xiàng)，以確保安全、高效使用NTC熱敏電阻。

審核編輯：湯梓紅