PTC特性與應(yīng)用a

1、PTC特性與應(yīng)用a主要內(nèi)容主要內(nèi)容 PTC特性特性 電阻-溫度特性 電壓-電流特性 電流-時間特性 耐電壓特性 熱特性 PTC材料應(yīng)用材料應(yīng)用PTC特性特性正溫度系數(shù) (Positive temperature coefficient 簡稱 PTC ) 現(xiàn)象是 1950 年荷蘭菲利普公司的海曼（ Haayman ）首先發(fā)現(xiàn)的。在 BaTiO3 中摻入少量的稀土原料，使原來為介電性的材料變成為半導(dǎo)體陶瓷，這種半導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化呈正溫度系數(shù)的特性。 PTCR （ Positive Temperature Coefficient Resistant ）熱敏電阻陶瓷是一類具有正溫度系數(shù)的半導(dǎo)體功

2、能陶瓷。 PTC 在轉(zhuǎn)變溫度（ Tc ）之前，電阻隨溫度的升高而下降；溫度從轉(zhuǎn)變溫度到設(shè)計最高溫度之前，電阻隨溫度的升高而顯著增長，這就是 PTC 效應(yīng)。利用 PTC 效應(yīng)，根據(jù)不同的溫度系數(shù)，可以制造不同用途的 PTC 熱敏陶瓷。 PTC 元件具有可靠性高、使用方便、安全、省電等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于家用電器、電力設(shè)施、電子設(shè)備以及汽車行業(yè)等眾多領(lǐng)域。 PTC 元件的應(yīng)用按其本身特性的應(yīng)用分為三大類，即電阻 - 溫度特性的應(yīng)用、電流 - 時間特性的應(yīng)用及電壓 - 電流特性（伏安特性）的應(yīng)用。 電阻電阻-溫度特性溫度特性電阻溫度特性通常簡稱為阻溫特性（RT特性），指在規(guī)定的電壓下，PTC熱敏電阻器的

3、零功率電阻值與電阻體溫度之間的關(guān)系。（如圖1）。零功率電阻，是指在某一溫度下測量PTC熱敏電阻值時，加在PTC熱敏電阻上的功耗極低，低到因其功耗引起的PTC熱敏電阻的阻值變化可以忽略不計。標(biāo)稱零功率電阻，指在環(huán)境溫度25條件下測得的零功率電阻值R25，也稱額定零功率電阻值。PTC熱敏電阻器的阻溫特性曲線一般畫在單對數(shù)坐標(biāo)紙上，線性橫坐標(biāo)表示溫度，對數(shù)縱坐標(biāo)表示電阻值。通常： Rn（R25）：）：表示額定零功率電阻，一般指在室溫25時的零功率電阻值。 Rmin：表示最小電阻值，即阻溫特性曲線上的電阻最小值，其相應(yīng)溫度為Tmin。 Tb（Tc）：）：表示開關(guān)溫度，也稱居里溫度，是指電阻值產(chǎn)生階躍式

4、增大時的溫度。工程上一般規(guī)定為阻值增加到最小值兩倍時的溫度。電阻電阻-溫度特性（續(xù)）溫度特性（續(xù)） Rb（Rc）：）：表示開關(guān)電阻值，即開關(guān)溫度對應(yīng)的零功率電阻值； Rp：表示平衡點電阻值，也稱最大工作電阻，是指在25的靜止空氣中，對PTC熱敏電阻器施加最大工作電壓Umax（熱敏電阻器能夠長期穩(wěn)定工作在開關(guān)狀態(tài)下的最大電壓），當(dāng)電阻體溫度平衡時所具有的電阻值； Tp：表示平衡點溫度，平衡點電阻值所對應(yīng)的溫度，也稱最大工作溫度。 系數(shù)：系數(shù)： 利用阻溫特性可以求出電阻溫度系數(shù)=2.303*lg(R2-R1）/（T2-T1)。式中T1、T2：工作溫度范圍內(nèi)間隔25（或更多）的兩點溫度（T1Tc）；

5、R1、R2分別對應(yīng)于T1、T2的兩個零功率電阻值 。 升阻比：升阻比：=lg（Rmax/Rmin）。式中Rmax、Rmin：分別對應(yīng)于阻溫特性曲線中的最大和最小零功率電阻值。 圖1：R-T曲線電壓電壓-電流特性電流特性電壓電流特性通常簡稱為伏安特性（VI 特性）。它展示了PTC熱敏電阻在電氣負(fù)載達到熱平衡的情況下，電壓與電流的相互依賴關(guān)系。即在25的靜止空氣中，加在熱敏電阻器兩引出端的電壓與達到熱平衡的穩(wěn)態(tài)條件下的電流之間的關(guān)系。如圖2）PTC熱敏電阻的伏安特性大致可分為三個區(qū)域（如圖2）：線性上升區(qū) - 曲線區(qū) - NTC 區(qū)，也稱為線性區(qū) - 躍變區(qū) - 擊穿區(qū)。線性區(qū)：此間的電壓和電流的

6、關(guān)系基本符合歐姆定律，不產(chǎn)生明顯的非線性變化，也稱不動作區(qū)。躍變區(qū)：此時由于PTC熱敏電阻的自熱升溫，電阻值產(chǎn)生躍變，電流隨著電壓的上升而下降，所以此區(qū)也稱動作區(qū)。擊穿區(qū)：此時電流隨著電壓的上升而上升，PTC熱敏電阻的阻值呈指數(shù)型下降，于是電壓越高，電流越大，PTC熱敏電阻的溫度越高，阻值越低，很快導(dǎo)致PTC熱敏電阻的熱擊穿。伏安特性是過載保護PTC熱敏電阻的重要參考特性。圖2：V-I曲線電流電流-時間特性時間特性電流 - 時間特性是指 PTC熱敏電阻 在施加電壓的過程中，電流隨時間變化的特性（It特性）。開始加電瞬間的電流稱為起始電流，最大電流稱為沖擊電流，達到熱平衡時的電流稱為殘余電流。如

7、圖3。由于交流電為正弦波，因此，我們通常說的沖擊電流是指電流的有效值，或電流的均方根值（ rms ），而不是電流的峰值（ pk ）。電流時間特性是自動消磁PTC熱敏電阻、延時啟動PTC熱敏電阻、過載保護PTC熱敏電阻的重要參考特性。耐電壓特性耐電壓特性 耐電壓特性是指熱敏電阻器在不被破壞的前提下所能承受的最大電壓。圖3：I-t時間特性熱特性熱特性與熱效應(yīng)有關(guān)的參數(shù)與熱效應(yīng)有關(guān)的參數(shù)耗散系數(shù)耗散系數(shù)熱敏電阻器中功率耗散的變化量與元件相應(yīng)溫度變化量之比稱為耗散系數(shù)，其單位為W/。耗散系數(shù)是表征PTC熱敏電阻器與周圍媒介進行熱交換能力的一個參數(shù)，也是PTC元器件應(yīng)用中十分重要的參數(shù)之一。在材料配方、

8、工藝一定的前提下，PTC本身的居里溫度、升阻比均基本不變，PTC器件的其它性能參數(shù)則由其結(jié)構(gòu)、外殼及散熱條件決定。耗散系數(shù)則是這些條件的綜合表現(xiàn)。因此PTC元器件的動作時間、恢復(fù)特性等均與耗散系數(shù)有關(guān)。對于大功率發(fā)熱件來講，耗散系數(shù)就更重要，它直接影響到功率輸出。當(dāng)PTC熱敏電阻器兩端加上電壓時，由于功耗，電阻體溫度逐漸升高，同時向周圍媒體散發(fā)熱量直至電阻體的溫度達到穩(wěn)定，此時消耗的功率全部擴散到媒質(zhì)中，電阻器的功耗變化P與電阻體的溫度變化量T之比就是耗散系數(shù)。熱特性（續(xù)）熱特性（續(xù)）耗散系數(shù)對于各種加熱器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計十分重要，只要在器件結(jié)構(gòu)上略加修改便可使電參數(shù)大為提高，很多工程師卻長期被困擾在PTC材料和配方的研究上，這是十分可惜的。熱時間常數(shù)熱時間常數(shù)：表征元件對周圍環(huán)境溫度反應(yīng)的快慢，當(dāng)把PTC元件用作溫度傳感器時，這個參數(shù)十分重要。熱時間常數(shù)定義為：在零功率條件下，當(dāng)環(huán)境溫度突變時，PTC熱敏電