NTC热敏电阻器的原理基于半导体材料的载流子浓度随温度升高而增加的特性。其主要材料为锰、钴、镍等过渡金属氧化物的烧结体，在低温时载流子被束缚在原子周围，电阻较高；当温度上升时，热激发使载流子脱离束缚，导电能力增强，电阻值呈指数型下降。这种特性使NTC在宽温度范围内（通常-50°C至300°C）能够实现精确的温度检测。例如，在电子体温计中，NTC的微小电阻变化可被电路转换为直观的温度读数，精度可达±0.1°C。

PTC热敏电阻器的原理则与NTC相反，其电阻值在特定温度点（居里温度）后急剧上升。这种突变特性源于钛酸钡基陶瓷材料的铁电相变：在居里温度以下，材料呈低电阻态；超过该温度时，晶界势垒突然增大，电阻可升高3-6个数量级。这种非线性特性使其特别适用于过流保护和自恢复保险装置。例如，在电机启动电路中，PTC初始低电阻允许大电流通过以启动电机；当电流异常导致温度超过阈值时，电阻骤增限制电流，实现自动保护。

热敏电阻器的性能关键取决于材料配方和微观结构。NTC通过调整金属氧化物比例可改变B值（材料常数），从而适配不同温度区间的检测需求；PTC则通过掺杂稀土元素调节居里温度点，例如掺入锶可使居里点从120°C降至80°C。制造工艺上，NTC多采用丝网印刷和高温烧结技术形成多层结构，而PTC则通过精密研磨和电极涂覆实现均一的电学特性。

在实际应用中，热敏电阻器的选型需重点关注温度范围、精度要求和响应速度。NTC适合需要连续温度监控的场景，如恒温箱控温或电池组热管理，其典型精度可达±1%至±5%；PTC则多用于离散温度点的保护，如电热水壶的沸腾检测或LED驱动电路的过温保护。此外，热敏电阻器的自热效应需纳入设计考量——当测量电流过大时，元件自身发热可能引入误差，因此需选择合适的工作电流或采用脉冲测量法降低影响。

尽管热敏电阻器性能优越，其使用仍需注意环境适应性。在高温高湿环境中，NTC的长期稳定性可能下降，需选择玻璃封装或环氧树脂涂覆的型号；PTC在频繁触发保护状态后可能出现性能漂移，需定期校准或设置冗余保护。近年来，随着材料科学的进步，新型薄膜热敏电阻器通过纳米级厚度控制实现了更快的热响应（毫秒级），而宽温区复合材料的开发使其工作范围扩展至-200°C至1000°C，为航天器和超导设备提供了新的测温方案。

作为温度感知的“电子皮肤”，热敏电阻器持续推动着智能化测温技术的发展。未来，与物联网结合的微型化数字热敏电阻、具备自校准功能的智能模块，将进一步拓展其在智慧农业、生物医疗等新兴领域的应用边界，为精准温控系统构筑更可靠的技术基石。