科普文章 | NTC温度传感器：结构、工艺、参数及应用

01 结构

NTC温度传感器的核心结构包括以下组成部分：

1. 感温元件的材料与特性：

NTC温度传感器的核心感温元件为陶瓷半导体芯片，其材料由锰、钴、镍等过渡金属氧化物按特定比例混合烧结而成，这种组成使其具有显著的负温度系数特性 —— 电阻值随温度升高而呈现指数级下降[1]，这一特性是其实现温度检测的基础原理。

2. 封装显示

• 裸露式封装：仅对 NTC 芯片进行简单的电极引出处理，无额外外壳保护。响应速度极快（因直接接触被测环境），但机械强度低、易受环境（如潮湿、腐蚀）影响，适用于干燥、清洁且无物理碰撞的场景，如实验室精密测温。

• 树脂 / 塑料封装：用环氧树脂、PBT 等塑料材料将芯片包裹或注塑成型，形成坚实外壳。具备一定的防潮、防冲击能力，成本适中，是消费电子（如空调、冰箱）、汽车内饰等场景的常用选择。

  

• 金属壳封装：外壳为铜、不锈钢等金属材料，内部填充绝缘导热材料（如环氧树脂）固定芯片。金属外壳耐磨损、抗腐蚀、耐高温，且导热性好，适合工业环境（如电机、管道测温）、汽车发动机舱等恶劣场景。

  

• 玻璃封装：用玻璃管或玻璃釉将芯片密封，密封性极佳，可防潮、防化学腐蚀，且耐高温（部分可耐 200℃以上）、绝缘性好。适用于高精度、高稳定性要求的场景，如医疗设备、航空航天领域。如MF58系列。

• 探头式封装：将 NTC 芯片封装在长条形探头内，探头末端为感温区，通过线缆与电路连接。探头可设计为针状、棒状或片状，方便插入液体、固体内部测温，常见于水温传感器、食品温度计、环境监测设备等。

3. 引线与端子：

(1) 引线材质：镀锡铜线、铜包钢线或镍铜合金，长度可定制。

(2) 加工方式：轴向引线、C形/U形弯曲，部分带涂层以改善热散失。

(3) 端子类型：沾锡、U型叉、航空插等，用于连接PCB或控制板。

4. 封装与填充物：

(1) 填充环氧树脂或胶水，增强绝缘性和防水性。

(2) 特殊工艺如双层包封、PVC套管粘合，提高环境适应性。

02 工艺

1. 制备工艺流程：

(1) 粉体制备

球磨与预烧：原料按比例混合，经球磨、干燥、过筛后预烧，形成均匀陶瓷粉体。

特殊工艺：高精度芯片可能采用溶胶-凝胶法制备粉体，提升均匀性。

(2) 成型与烧结

等静压成型：粉体在模具中经冷等静压成型为陶瓷锭。

高温烧结：陶瓷锭在特定气氛下烧结，温度曲线需严格控制以避免成分偏差。

(3) 切片与电极制作

精密切片：烧结后的陶瓷锭用金刚石刀具切割成薄片（厚度0.08–0.25mm）。

电极印刷：银浆印刷于陶瓷片两面，经高温烧渗形成欧姆接触电极。

划片分切：电极陶瓷片划切为芯片（尺寸可小至0.3×0.3mm）。

金属氧化物陶瓷经混合、成型、高温烧结，形成半导体特性。

2. 封装工艺：

玻璃密封：高温熔封，适用于小型化高精度传感器。

注塑成型：TPE或环氧树脂注塑，用于防水防潮。

套管粘合：PVC套管一端封闭，加胶水粘合引线，提升绝缘稳定性。

老化与分选：芯片经老化处理，分选电阻值并测试温度特性。

3. 结构加工：

引线可加工为U形/C形弯曲，适应不同安装需求。

表面处理：引线镀镍或镀锡。

03 关键参数

1. 零功率电阻值RT：

在规定温度下，采用引起电阻变化相对于总测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值；

2. 额定零功率电阻值R25：

额定零功率电阻值R25也称标称电阻值，通常是指25℃时测得的零功率电阻，常见范围：1KΩ–3780KΩ（如5KΩ、10KΩ）。阻值精度：容差±0.5%至±10%（代号E–K），高精度型号达±0.1%

3. 温度系数（B值）：

B值是材料常数，被定义为两个温度下零功率电阻值的自然对数之差与这两个温度导数之差的比值。反映阻值随温度变化的幅度（单位：K），如B25/50=4250K。B值越高，阻值下降越快。

式中：R_T1-温度为T1时的零功率电阻值，R_T2-温度为T2时的零功率电阻值。除非特别指出，B值是由25℃（298.15K）和50℃(323.15K)的零功率电阻值计算而得到的，B值在工作温度范围内并不是一个严格的常数。

4. 热学性能：

耗散系数：≥2mW/℃（静止空气中），影响自热误差。

热时间常数：≤20秒（静止空气中），U形引线结构可缩短至10秒。

5. 工作条件：

温度范围：-50℃至+150℃，特殊型号达-40℃至250℃（玻璃封装）。

绝缘性能：引线与封装间绝缘电阻≥50MΩ（500V DC）。

04 应用场景与选型要点

1. 应用领域：

负温度系数（NTC）热敏陶瓷因优异的稳定性、良好的灵敏度及低成本被广泛应用于电子、仪表、航天等领域[2]。NTC温度传感器常应用于家用电器、汽车电子、医疗设备（如体温探头）、工业测温（如混凝土监测）等领域。

2. 选型依据：

标称电阻（如5KΩ/10KΩ常用）和B值。

封装形式（贴片式/探针式）和安装方式（贴面/插入）。

环境适应性（高温/高湿需玻璃封装）。

3. 性能优缺点：

优点：高灵敏度、快速响应（毫秒级）、宽温度范围、成本低。

缺点：非线性特性需校准，自热效应可能影响精度。

05 结论

NTC传感器的结构以热敏芯片为核心，通过玻璃/环氧封装工艺实现小型化和稳定性；参数选择需结合R25、B值及热特性；工艺创新（如双层包封、套管粘合）持续提升可靠性。具体型号参数需参考厂商规格书。

06 参考文献

[1] 胡润峰.NTC 热敏电阻温度传感器 [J]. 传感器世界，2001 (07):26-（04）

[2] ‍李雅洁,刘剑,刘兰徽.NTC热敏陶瓷研究进展[J].电子元件与材料,2022,41（8）：771-780.