负温度系数温度传感器的电阻是越高越好吗？

对于低温测温，负温度系数 (NTC) 温度传感器，例如锗、Cernox™ 和氧化钌 (Rox™) 可以提供极高的灵敏度和分辨率。 虽然对于给定型号的 Rox 温度传感器，作为温度特性函数的电阻在某种程度上是固定的，但对于在晶体生长期间通过体掺杂完成制造的锗 RTD 和通过薄膜沉积完成制造的 Cernox™，它可能会有很大差异 . 对于锗和 Cernox™ RTD，普遍存在一种误解，即更高的电阻等同于更好的传感器。 这是一个有点模棱两可的说法，但为了讨论的目的，“更好的传感器”被解释为更好的分辨率或更好的精度（即更低的不确定性）。 本文解决了“电阻越高越好吗？”的问题。 用于 NTC 温度传感器。

例如，考虑一个模型，其电阻和灵敏度是一个函数。测量仪器是一种温度控制器，标称激励为 10 mV，从 1.4 K 到 325 K。340型温控器电阻范围有30Ω、100Ω、300Ω、1kΩ、3kΩ、10kΩ、30kΩ、100kΩ和300kΩ的上限，假设测量的是在可以使用的最低电阻范围内。然后激励电流 IExc 由 VSet/RRange 给出，其中 VSet=10 mV。实际激励电压由 VExc = IExc,× RMeas 给出，其中 RMeas 是传感器的测量温度相关电阻。请注意，随着电阻范围的变化，电压激励和功耗会突然变化，从而导致每条曲线的锯齿形状。

正如功耗取决于设置的激励电平和电阻范围一样，测量的分辨率和准确度（不确定性）也是如此。同样，列出了两条曲线的每一段的电阻范围。 另请注意，虽然 传感器 的灵敏度在最低温度下继续快速增加，最佳温度分辨率出现在 30 kΩ 刻度上的 3.5 K 附近，这表明当电阻过高或过低时，测量会变得更加困难。

另一个复杂因素是，随着温度变化导致传感器电阻变化，可能不希望从一个刻度的 100% 范围更改为下一个相邻刻度的 30% 范围（反之亦然，具体取决于温度是升高还是降低）。在最好的情况下，这可能只会导致功耗、分辨率和精度出现令人讨厌或意料之外的变化。在最坏的情况下，如果控制温度下的电阻位于两个范围的边界，这可能会产生不稳定的控制温度，从而导致控制器在控制该温度的同时不断切换范围。

为避免这种情况，大多数仪器特意设计为在范围之间有一些重叠。不利的一面是，在自动模式下，仪器可能会根据电阻是增加还是减少，以全量程的不同百分比切换电阻范围。在这些情况下，真正了解电阻范围以及功耗、分辨率和准确度的唯一方法是查询仪器。

影响低温测温测量的仪器有很多细微之处，包括激发模式以及仪器如何在电阻范围之间切换。 最终，激励电平和电阻范围决定了电子分辨率和准确度，进而决定了温度分辨率和准确度。 由于对于给定的 NTC 温度计类型，更高的电阻意味着更高的灵敏度，因此可以预期更高的电阻温度计应该产生更好的分辨率和准确度。 正如所证明的，一般情况并非如此。 就温度分辨率和准确度而言，“最佳”传感器有些随机，因为它取决于仪器被迫运行的电阻范围。 总体而言，低电阻样品的性能与高电阻样品一样好，并且确实发生的差异通常小于两倍。