大綱 1. NTC Thermistor 產品概述 2. NTC Thermistor 動作原理

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1 大綱 1. NTC Thermistor 產品概述 2. NTC Thermistor 動作原理
7. TKS NTC Thermistor 產品選用 8. TKS NTC Thermistor 產品品質測試 9. TKS NTC Thermistor RD Roadmap

2 1. NTC Thermistor 產品概述 熱敏電阻器(Thermistor)是一種電阻值對溫度極為
靈敏的半導體元件，而負溫度係數(NTC： Negative Temperature Coefficient)熱敏電阻器則是隨著溫度 升高，電阻值減小的熱敏電阻器。 NTC Thermistor R Metal Resistors T

3 2. NTC Thermistor動作原理 熱敏電阻是由摻雜過渡金屬氧化物所構成(如錳、 鈷、鎳…等)，NTC材料之導電主要為電荷跳躍過
程中，其移動速率與熱激發有關。 當溫度昇高，電荷濃度及移動速率增加，以致導 電率增加形成電阻下降。

4 3. 興勤NTC Thermistor產品種類 依產品外型結構分類： 圓盤型 珠粒型 晶片型 薄膜型 玻封型 墊圈型
Sensor

5 外觀 結構 TKS 產品系列 產品圖片 尺寸(mm) 特性 圓盤型 Disc/ Chip SCK TTC03 TTC05 TCF
Φ3~ Φ 32 多種類尺寸 耐高電流/高功率 符合自動化之高引腳 強度 晶片型 SMD TSM 0402(1.0*0.5) 0603(1.6*0.8) 0805(2.0*1.25) 標準EIA尺寸 SMD無引腳類型 反應時間快 低電感量符合電信應 　用要求

6 外觀 結構 TKS 產品系列 產品圖片 尺寸(mm) 特性 玻封型 DHT TGM Φ1.8~Φ2.5 耐高溫(300℃) Axial及radial引腳 型式 珠粒型 TTS Φ1~ Φ 2 小尺寸 反應速度快 薄膜型 TTF W3.6 貼片型結構

7 外觀結構 產品圖片 尺寸(mm) 特性 環型 Sensor 多樣式
OD 6.6*ID3.6 墊圈無引腳結構 適合clamp contact Sensor 多樣式 多種類Housing, lead wire, connecter。 可依客戶要求進行設計。

8 4. NTC Thermistor產品結構與製程介紹
4.1圓盤型結構     NO 部位 材質  保護層 (Coating) Silicon / Epoxy  電極層 (Electrode) 銀 (Ag)  本體元件 (Element) 陶瓷體 (Mn、Co、Ni…..Oxide)  引腳 (Lead) 鍍錫銅線 (Tinned Copper Wire)

9 4.2圓盤型製造流程圖

10 4.3 Chip型結構         NO 部位 材質 保護層 (Coating) Silicon / Epoxy 電極層
(Electrode) 銀 (Ag)  本體元件 (Element) 陶瓷體 (Mn、Co、Ni…..Oxide)  引腳 (Lead) 鍍錫銅線 (Tinned Copper Wire)

11 4.4 Chip製造流程圖 配料 滾料 成型 燒結 切片 插入 導線成型 芯片分選 切粒 印刷 焊接 塗裝 打印 測試 包裝 TKS TKS

12 4.5 SMD型結構           NO 部位 材質 保護層(Coating) 玻璃層 (Glass)
本體元件(Element) 陶瓷體 (Mn、Co、Ni…..Oxide)  端電極 （Base Electrode） 銀 (Ag)  擴散防止層 (Diffusion Barrier) 鎳 (Ni)  外電極 （Outer Electrode） 錫 (Sn)

13 4.6 SMD型製造流程圖 滾料 薄帶成型 疊壓 均壓 切割 塗裝 燒結 排膠 端銀 電鍍 測試 包裝 Powder Solvent
Binder 切割 塗裝 燒結 排膠 glass 1100~1300C 端銀 電鍍 測試 包裝

14 5. NTC Thermistor 電氣參數說明 5.1 零功率電阻(Zero-power resistance)
在某一溫度下，電阻器因測量時產生的熱量使得 電阻器電阻值的變化小於0.1%時，此電阻值稱為 零功率電阻。 R(T) = R0 *e〔B(1/T-1/T0)〕 R(T)：溫度T時的電阻值 R0：溫度T0時的電阻值 , T0 : 環境溫度 B：B值 Remark :溫度以絕對溫度(Kelvin)表示 K= ℃

15 B= (T 1 * T2 /(T2 - T1)) *㏑(R1/R2) T1/T2一般為25/85 or 25/50 or 25/100。
5.2 B值 (B-value) 電阻隨溫度變化之熱敏感指數，單位為K。 B= (T 1 * T2 /(T2 - T1)) *㏑(R1/R2) T1/T2一般為25/85 or 25/50 or 25/100。 R1 = 溫度T1時之電阻值 R2 = 溫度T2時之電阻值 T1 = K ( ℃) T2 = K ( ℃) R T Bmax Bnor Bmin B值,B值公差 → SCK公差以7%為標準

16 5.3 工作溫度範圍(Operation Temperature range ) 在長時間之操作下而能保持該熱敏電阻器之穩定
特性的溫度範圍。此溫度可能源自於自熱、環境 熱或兩者皆有，但皆不應超出此範圍。 PS.工作溫度範圍取決於材料特性。 Tmin < Toper < Tmax Example: SCK series :-40 ~200℃(Inrush current limiting) TTC series: -30 ~ 125℃(Temp. sensing) SMD series: -40 ~ 125℃(Temp. sensing) DHT series: -40 ~ 300℃ (Temp. sensing) SCK 工作溫度上限達230℃（因安規申請需加嚴30℃，故標示200 ℃ ）

17 5.4 最大功率減額曲線(Max. power derating) 最大功率：使元件能長時間操作保持其穩定特性及
　　使元件溫度不超出最大工作溫度之功率，一般是在 　　25℃的環境下測定。 若使用溫度超過或低於25℃，應依功率減額曲線進 行減額使用。 Pmax T(℃) P(%) Tmin. Tmax. 25

18 5.5 耗散常數(Heat Dissipation Constant)： 在特定周圍溫度條件下，熱敏電阻器消耗功率之變
化對本體溫度變化之比值。 =V*I / T2-T1 單位：mW/℃ ( In Where T1：25、T2：85) 註： 1.產品體積大(散熱面積大)，耗散大。 2.使用耗散散常數可用來估計額定功率。 P =  [ T2 –T1] 以前規格書標示比較大 以前方法：表面溫度測量法=>施加電流電壓,以紅外線量測本體最發熱點50℃時,記錄當時的電流電壓,（誤差較大大） 目前方法：R50 測量法=>施加電流電壓,以歐姆定律進行演算當所得之R值等於R50之值時,記錄當當時的電流電壓

19 5.6 熱時常數(Thermal Time Constant) 在零功率情況下，當周圍溫度成步級函數變化後，
其本體溫度之變化達到其最初溫度與最終溫度差之 63.2%時所需之時間。 單位：SEC 註：產品體積小，熱容量小、響應快。 63.2% T2 T1 X Time Temp. 升溫時間 溫度變化率 (%) τ 63.2 2τ 86.5 3τ 95.0 4τ 98.2 5τ 99.4 6τ 99.8 7τ 99.9

20 5.7 阻值/ 溫度 特性 (R / T characteristic)
溫度愈高，阻值愈低。 影響阻值變動因素： (1)環境溫度 (T) (2)電流引起的元件自熱 NTC Thermistor R T

21 5.8 電壓/電流 特性 (V / I characteristic) 一般稱為靜特性，即在特定環境溫度下，當系統達
平衡後電流及電壓之關係。依此可找出於相對應之 功率及電阻值。 興勤有V/I Curve標示於承認書，但批間及B值差異均會影響(HOLD，請rd再研究)

22 5.9 電流/時間 特性 ( I / t characteristic)
當熱敏電阻由瞬時狀況至平衡狀況時，所表現 出來之電流與時間的特性。 I (current) Equilibrium state T (time)

23 NTC 6. NTC Thermistor 產品應用 溫度量測 與控制 突波電流抑制 溫度補償 Temperature 環璄量測
6.1 溫度量測 與控制 6.3 突波電流抑制 NTC Thermistor Temperature Compensation 6.2 溫度補償 6.4 環璄量測

24 6.1溫度量測與控制 NTC熱敏電阻器為大多數溫度量測的應用元件， 最常見適用於溫度量測之電路，即是利用NTC熱敏
電阻來作為惠斯登電橋中心之一腳。 熱敏 電阻 歸零 溫度指示 輸出 設定點

25 6.1.1電池組(battery pack)過溫保護應用
鋰電池充電電路使用熱敏電阻作為溫度感測器。

26 6.1.2風扇轉速控制應用 下圖顯示了一個簡單的分壓器電路。其中， RT1 為NTC 熱敏電阻， R1 和R2 為標準電阻。電源供電電壓VDD 通過 R2 和 RT1 與R1 組成的並聯電阻分壓，進而控制風扇的轉速。

27 6.2溫度補償 R T 利用電阻—溫度曲線特性及線路的應用，如圖。在儀表中線圈 銅線的溫度係數在寬溫度範圍其阻溫特性表現如圖之Rs，這將
直接影響儀表的精度。若適當選用一顆熱敏電阻，一顆固定電 阻其組合的阻溫特性，將變得相當理想，達到了補償的目的。 R T P // S +R //R R S Rp T

28 6.2.1液晶螢幕(LCD)的溫度補償應用 溫補電源最為典型的應用是LCD偏置電源，因為LCD的對比度
效應，在較寬的溫度範圍內保持對比度是穩定的。

29 6.3突波電流抑制 ~ 突波電流的抑制:利用電流—時間的曲線特性，如圖。當開機 的瞬間，線路內會產生一個沖擊電流，長期開關容易使設備
損壞。當串入一只熱敏電阻時，可以使開機瞬間衝擊電流不 致過大而後熱敏電阻發熱，阻值下降，電壓幾乎均加到後面 設備而可正常工作。 Rd R L MC NTC AC 240v 60 Hz ~ - + C T I without NTC with NTC (a)外掛電容 (120V/240V) → 依UL標準，以通過1萬次做標準重新訂定(以1萬次代表可過10萬次) (b)能量J值 → 客戶詢問時再提供實測值 (c)毀壞J值 →  (有設備問題，暫hold)

30 6.4環璄量測（如：液位感測） 利用熱敏電阻器電壓—電流曲線及耗散常數特性，如圖。
由於熱敏電阻的V-I 特性隨著環境不同而變化很大。若給熱敏 電阻施以一定的電流(或功率)當環境條件發生改變，熱敏電阻 的耗散狀態也發生改變，造成熱敏電阻的兩端電壓波動，事實 上也就測出這些環境條件。 V I oil air RT

31 6.5 NTC Thermistor應用領域 溫度量測 與控制 儀器儀表的線圈、液晶顯示器、熱電偶、震盪器 溫度補償 、電視機 突波電流
家電產品中的電冰箱、電熱水器、電磁爐、冷氣機 、烤箱、電熨斗、電子體溫計…等。 通訊產品中的行動電話電池、無線電話； 汽車產品中的汽車空調器、汽車燃油電噴系統。 溫度量測 與控制 溫度補償 儀器儀表的線圈、液晶顯示器、熱電偶、震盪器 、電視機 突波電流 抑制 馬達、電源供應器、監視器、螢光燈、 投影機、鹵素燈 液位計、風速計、流量計、真空計、濕度計 環境量測

32 7. TKS NTC Thermistor 產品選用
湧流抑制應用： 1.確認最大工作電流 2.確認元件建議電容要大於迴路中的bulk 電容 3.最大使用功率 4.電阻值 5.尺寸  注意事項 : 1.元件和PCB板距離 2.環境溫度 3.熱縮套管會影響熱時常數，因需要五倍的熱時才能回 復原來阻值，所以將降低元件效能 1.目錄是否將SCK電容值列上：2006版目錄暫不掛上此規格值，FAE暫帶企標於客戶選型時的參考，待規劃完整後 再討論上載目錄。 2.暫態能量減額曲線 (於不同溫度下的減額)→ HOLD,待討論

33  溫度感測應用 : 1.確認使用溫度範圍 2.最大使用功率 3.電阻值及精度 4.B值及精度 5.尺寸

34 7.1NTC產品的失效模式 失效模式 原因 圖示 短路
長時間迴路電流高於產品Imax或Power rating 高於元件Pmax，以上原因產生均會使元件溫度超出Tmax，初始會始元件呈現極低的電阻值，元件被燒熔後形成短路或開路的現象均有可能。 開路/炸毀 當瞬間極大能量加載於產品上，元件材料承受不了因而破裂，一般情況下為呈現高阻抗或直接開路。 阻值偏移 因NTC元件是屬於對熱極為敏感的半導體元件，若超出元件規格書中IR reflow、rework所建議的溫度或時間條件，產品很容易因受熱破壞而產生阻值偏移。阻值下降或偏高均有可能發生。 ---- Evon:短路的失效圖主要為SCK陶瓷品側邊，主要為瓷體裂開後鍚熔解造成短路。

35 8. TKS NTC Thermistor 產品品質測試
8.1.1 SCK Series 出貨批檢測試項目 NO 檢驗項目 測試條件 性能要求 1 外觀、尺寸 目視 符合外型圖 游標卡尺 2 零功率電阻 Ta:25±0.1℃ 符合規格表 I＜0.5mA 3 湧流 240Vac 4 焊錫附著性 235±5℃ 2±0.5sec 附著程度≧95% 5 絕緣電阻 DC 1000V 1 min ＞500MOhm

36 8.1.2 SCK Series 週期信賴性測試項目 NO 檢驗項目 測試標準 測試條件 性能要求 1 抗拉力強度 IEC68-2-21
線徑 0.5＜ d≦0.8 :1 Kg 外觀無損傷 線徑0.8＜ d≦1.25 :2 Kg, 10±1 sec 2 抗彎曲強度 線徑0.5＜ d≦0.8 :0.5 Kg 線徑0.8＜ d≦1.25 :1 Kg, 90° 2 次 3 焊錫附著性 IEC 235±5℃ , 2 ± 0.5 sec 附著程度≧95% 4 焊錫耐熱性 350±5℃ , 3.5 ±0.5 sec ∣△R/R∣≦ 10 % 5 高溫儲存 IEC68-2-2 Tmax.±5 ℃ ∣△R/R∣≦ 20% 1000± 24 HRS 6 恆溫恆濕 IEC68-2-3 40±2℃ , 9 0 ~ 95 % RH 1000 ±24 HRS 7 冷熱衝擊 IEC Tmin±5℃x30±3分→室溫5±3分 ∣△R/R∣≦ 20 % Tmax±5℃x30±3分→室溫5±3分 共循環5cycle 8 負荷壽命 CNS5550 25±5℃, Imax 9 持久性 UL1434 25±5℃, Imax , CT, 1 min ON/ 5min OFF 1000Cycle CT=Capacitance at 240Vac

37 8.2.1 TSM Series出貨批檢測試項目 NO 檢驗項目 測試條件 性能要求 1 外觀、尺寸 放 大 鏡 符合外型圖 厚 度 計 2
零功率電阻 Ta:25±0.05℃ 符合規格 PT≦20μW 3 B值 Ta1:25±0.05℃ Ta2:85±0.05℃ B=1779.7ln(R25/R85) 4 焊錫附著性 235±5℃ 2±0.5sec 焊錫附著性≧95% 5 耐熱性 260±5℃ 10±1sec △R≦±3%

38 8.2.2 TSM Series週期信賴性測試項目 NO 檢驗項目 測試標準 測試條件 性能要求 1 冷熱衝擊 IEC 68-2-14
-40x30min -->125℃ 無可見損傷 △R≦±3% x30min x 5循環 2 恆溫恆濕 IEC 40±2℃，90~95%RH 1000±24 hrs 3 熱散係數 (mw/℃) IEC T1:85±0.1℃ Ta:25±0.5℃ TSM0型approx. 1.7 TSM1型approx TSM2型approx. 2.4 4 熱時常數 冷卻法 TSM0型approx.2.0sec TSM1型approx.3.1sec TSM2型approx.5.4sec T1:47.1±0.1℃ T2:85±0.1℃ T3:25±0.5℃ 5 高溫儲存 IEC 125±5℃，1000±24hrs 無可見損傷 △R≦±5% 6 負荷壽命 CNS5550 25±5℃,Pmax. 1000±24hrs 7 焊錫附著性 IEC 235±5℃, 2±0.5sec 焊錫附著性≧95% 8 耐熱性 260±5℃, 10±1sec

39 9.NTC Thermistor RD Roadmap
Application 2004 2005 2006 2007 2008 SCK SCK SCM Inrush current suppressing Higher surge Miniaturization Φ5~Φ20mm Φ25~Φ30mm SMD Temperature measurement & control TTC TCF Φ3~Φ5mm Φ3mm lead frame Higher Temp. TGM TGM TGM Miniaturization Temperature compensation TTS TTF Φ2mm bead Insulation film Φ1mm Glass encapsulated, Φ3mm Φ2mm New design Higher performance New design Low R/Low B TFM TFM NTS DHT Integration Temp. sensor Glass encapsulated TTR TSM TFM+R Module 0603~0805 Multilayer 0603~0805 Thin film TSM Ring 0402~1206 Monolithic Environmental measurement New application NTS NHS Liquid level sensor Humidity sensor

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