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1、PTC热敏电阻器基础知识,PTC热敏电阻器概述、常用术语、物理特性、技术特性、应用场合、失效模式及选型。,一.概述二.常用术语三.物理特性四.分类五.技术特性六.应用场合七.失效模式八.选型,目录,PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。,一.概述,Rn-室温零功率电阻Rmin-最小功率电阻Tc-开关温度或居里
2、温度Rc-开关电阻Rmax-最大电阻Tp-平衡温度-升阻比,封装型式：,一.概述,二.常用术语,额定零功率电阻值（Rn）在25条件下，采用足够低的功耗所测得的热敏电阻的直流电阻值。最大工作电压（Vmax）在规定的最高温度环境下，PTC热敏电阻器能持续承受的最大额定电压。最大电流（Imax）指在最大额定电压下，允许通过PTC热敏电阻器的最大电流（有效值）。开关温度（Tc）当PTC热敏电阻器的阻值升至2倍最小阻值（Rmin）所对应的温度就是开关温度，也称居里温度。不动作电流（Int）不动作电流即额定电流或保持电流，指在规定的时间和温度条件下，不导致PTC热敏电阻器呈高阻态的最大电流。动作电流（It
3、）使PTC热敏电阻器阻值呈阶跃型增加时的最小电流。,二.常用术语,最大电压下的温度范围 PTC热敏电阻器在最大电压下仍能连续工作的环境温度范围，一般为-10+70 电阻温度系数（T）电阻温度系数是指过Tc和Tp两点割线的斜率。T=（InRp-InRc）*100/（Tp-Tc）（%/）耗散系数（）PTC热敏电阻器中功率耗散的变化量与元件相应温度变化量之比，称为耗散系数（mW/）。=P/（T-Tr）式中：P-耗散功率；T-电阻体温度；Tr-室温。,三.物理特性,1.电阻-温度特性（R-T特性）：指的是在规定电压下，PTC热敏电阻器的零功率电阻值与电阻本体温度之间的关系（如下图所示）。,三.物理特性
4、,2.电压-电流特性（VI特性）：指加在热敏电阻器引出端的电压与达到热平衡的稳态条件下的电流之间的关系（如下图所示）。,三.物理特性,3.电流时间特性（IT特性）：指热敏电阻器在施加电压过程中，电流随时间的变化特性。开始加电压瞬间的电流称为起始电流，平衡时的电流称为残余电流（如下图所示）。,四.分类,PTC热敏电阻器根据其材质的不同分为：1.陶瓷PTC热敏电阻器 2.有机高分子PTC热敏电阻器 PTC热敏电阻器根据其用途的不同分为：1.自动消磁用PTC热敏电阻器 2.延时启动用PTC热敏电阻器 3.恒温加热用PTC热敏电阻器 4.过流保护用PTC热敏电阻器 5.过热保护用PTC热敏电阻器 6.
5、传感器用PTC热敏电阻器,四.分类,陶瓷PTC热敏电阻器：主要由BaTiO3构成，BaTiO3陶瓷是一种典型的铁电材料，常温电阻率大于1012.cm，在这种材料中引入稀土元素如Y、Nb等，可使其电阻率下降到10.cm以下，成为具有很大的正温度系数的半导体陶瓷材料，在居里温度以上几十度的温度范围内，其电阻率可增大410个数量级，产生PTC效应。有机高分子PTC热敏电阻器：高分子PTC热敏电阻是由填充炭黑颗粒的聚合物材料制成。这种材料具有一定导电能力，因而能够通过额定的电流。如果通过热敏电阻的电流过高，它的发热功率大于散热功率，此时热敏电阻的温度将开始不断升高，同时热敏电阻中的聚合物基体开始膨胀，
6、这使炭黑颗粒分离，并导致电阻上升，从而非常有效地降低了电路中的电流。这时电路中仍有很小的电流通过，这个电流使热敏电阻维持足够温度从而保持在高电阻状态。当故障排除之后，高分子PTC热敏电阻很快冷却并将回复到原来的低电阻状态。,四.分类,陶瓷PTC和高分子PTC热敏电阻区别：高分子PTC热敏电阻与陶瓷PTC热敏电阻的不同在于元件的初始阻值、动作时间（对事故事件的反应时间）以及尺寸大小的差别。具有相同维持电流的高分子PTC热敏电阻与陶瓷PTC热敏电阻相比，高分子PTC热敏电阻尺寸更小、阻值更低，同时反应更快。一般情况下，有机高分子PTC电阻适合偶尔过流保护产品或线路用途，陶瓷PTC电阻适用于频繁过流
7、的产品或线路及以上所列各种用途。高分子PTC为过流6000次以后阻值无太大变化仍有PTC效应，陶瓷的为PTC为过流10万次以后阻值无太大变化仍有PTC效应。,五.技术特性,有恒温、调温、自动控温的特殊功能 当在PTC元件施加交流或直流电压升温时，在居里点温度以下，电阻率很低；当一旦超越居里点温度，电阻率突然增大，使其电流下降至稳定值，达到自动控制温度、恒温目的。不燃烧、安全可靠 PTC元件发热时不发红，无明火（电阻丝发红且有明火），不易燃烧。PTC元件周围温度超越限值时，其功率自动下降至平衡值，不会产生燃烧危险。省电 PTC元件的能量输入采用比例式，有限流作用，比镍铬丝等发热元件的开关式能量输
8、入还节省电力。寿命长 PTC元件本身为氧化物或聚合体，无镍铬丝之高温氧化弊端，也没有红外线管易碎现象，寿命长。并且多孔型比无孔型寿命更长。,五.技术特性,结构简单 PTC元件本身自动控温，不需另加自动控制温度线路装置。特别是多孔型PTC更不需要其他散热装置，也不需用导电胶。使用电压范围广 PTC元件在低压（3-36伏）和高压（110-240伏）下都能正常使用。最高工作电压范围可达1000V。开关温度调整范围大 开关温度调整范围可达-40320。电阻温度系数高 最高超过40%/。电阻值范围大 电阻值范围可达0.120k。,六.应用场合,PTC热敏电阻在电路控制及传感器中的应用：晶体管温度补偿电路
9、、测温控温电路、过热保护电路、孵育箱、电风扇、彩卷冲洗、开水壶、电热水器、电热毯、日光灯、节能灯、电池充电、变压器绕阻、取暖器、延迟器、压缩机、彩电、彩显、过流保安、液位控制、电子镇流器、程控交换机、电子元件老化台等。PTC热敏电阻在电热器具中的应用：暖风机、暖房机、干燥机（柜）、滚筒干衣机、干手器、吹风机、卷发器、蒸汽美容器、电饭煲、驱蚊器、暖手器、干鞋器、高压锅、消毒柜、煤油气化炉、电熨斗、电烙铁、塑料焊枪、封口机等。PTC热敏电阻在汽车中的应用：电器过载保护装置、混合加热器、低温启动加热器、燃料加热器、蜂窝状加热器、燃油液位指示器、发动机冷却水温度检测表等。,七.失效模式,衡量PTC热敏
10、电阻器可靠性有两个主要指标：1.耐电压能力-超过规定的电压可导致PTC热敏电阻器短路击穿，施加高电压可淘汰耐压低的产品，确保PTC热敏电阻器在最大工作电压（Vmax）以下是安全的；2.耐电流能力-超过规定的电流或开关次数可导致PTC热敏电阻器呈现不可恢复的高阻态而失效，循环通断试验不能全部淘汰早期失效的产品。在规定的使用条件下，PTC失效后呈现高电阻态。长期（一般大于1000小时）施加在PTC热敏电阻器上的电压导致其常温电阻升高的幅度极小，居里温度超过200的PTC发热元件相对要明显。除PTC发热元件外，陶瓷PTC失效的主要原因是由于开关操作中陶瓷体中心产生应力开裂。如下图，在PTC热敏电阻器
11、动作动过程中，PTC瓷片内温度、电阻率、电场、和功率密度的分布不均匀导致中心应力大而分层裂开。,七.失效模式,PTC瓷片内温度、电阻率、电场、和功率密度沿片厚度方向的分布,八.选型,每一种ptc热敏电阻都有“耐压”、“耐流”、“维持电流”及“动作时间”等参数。您可以根据具体电路的要求并对照产品的参数进行选择，具体的方法如下：1.首先确定被保护电路正常工作时的最大环境温度、电路中的工作电流、热敏电阻动作后需承受的最大电压及需要的动作时间等参数；2.根据被保护电路或产品的特点选择“芯片型”、“径向引出型”、“轴向引出型”或“表面贴装型”等不同形状的热敏电阻；3.根据最大工作电压，选择“耐压”等级大于或等于最大工作电压的产品系列；根据最大环境温度及电路中的工作电流，选择“维持电流”大于工作电流的产品规格；4.确认该种规格热敏电阻的动作时间小于保护电路需要的时间；5.对照规格书中提供的数据，确认该种规格热敏电阻的尺寸符合要求。,
