上海維連電子科技有限公司
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閱讀：24發布時間：2025-1-24
什么是PTC熱敏電阻？
PTC 代表“正溫度系數”。PTC熱敏電阻是具有正溫度系數的電阻器，這意味著電阻隨著溫度的升高而增加。
PTC 熱敏電阻根據使用的材料、結構和制造工藝分為兩組。組PTC熱敏電阻由硅電阻組成，它使用硅作為半導體材料。由于其線性特性，它們被用作 PTC 溫度傳感器。
第二組是開關型PTC熱敏電阻。開關型PTC熱敏電阻具有高度非線性的電阻-溫度曲線。當開關型PTC熱敏電阻受熱時，電阻首先開始減小，直到達到某個臨界溫度。隨著溫度進一步升高到臨界值以上，電阻急劇增加。這種類型的 PTC 熱敏電阻廣泛用于 PTC 加熱器、傳感器等。聚合物 PTC 熱敏電阻由特殊塑料制成，屬于第二類，通常用作自恢復保險絲。
PTC熱敏電阻定義
PTC 熱敏電阻器是一種熱敏電阻器，其電阻隨溫度升高而顯著增加。
PTC熱敏電阻的特性
硅片具有線性電阻-溫度特性，其斜率在其大部分工作范圍內相對較小。它們在高于 150 °C 的溫度下可能表現出負溫度系數。硅片的電阻溫度系數約為 0.7 至 0.8% / °C。
開關 PTC 熱敏電阻通常由多晶陶瓷材料制成，這些材料在原始狀態下具有高電阻，并通過添加摻雜劑使其具有半導電性。它們主要用作 PTC 自調節加熱器。大多數開關式 PTC 熱敏電阻的轉變溫度在 60 到 120 °C 之間。但是，有制造的特殊應用設備可以在低至 0 °C 或高達 200 °C 的溫度下進行切換。
轉變溫度 (T c )
從圖中可以看出，開關PTC熱敏電阻在電阻最小點之前具有略微負的溫度系數。在這一點之上，它在達到其轉變溫度 (T C )之前經歷了一個略為正的系數。該溫度有時也稱為開關溫度或居里溫度。開關溫度是開關型PTC熱敏電阻的電阻開始迅速上升的溫度。大多數情況下，居里溫度被定義為電阻值是最小電阻值兩倍時的溫度。
最小電阻 (R min )
PTC 熱敏電阻的最小電阻是可以在開關型 PTC 熱敏電阻上測量的電阻，如 RT 曲線所示。它是曲線上溫度系數變為正值后的點。
額定電阻 (R 25 )
額定 PTC 電阻通常定義為 25 °C 時的電阻。它用于根據電阻值對熱敏電阻進行分類。它是用低電流進行測量的，該電流不會將熱敏電阻加熱到足以影響測量的程度。
耗散常數
耗散常數表示施加的功率與由于自熱導致的體溫升高之間的關系。影響耗散常數的一些因素包括：接觸線材料、熱敏電阻的安裝方式、環境溫度、設備與其周圍環境之間的傳導或對流路徑、設備本身的尺寸甚至形狀。耗散常數對熱敏電阻的自熱特性有重大影響。
額定電流
額定電流表示在的環境條件下可以不斷流過 PTC 熱敏電阻的電流。它的值取決于耗散常數和 RT 曲線。如果熱敏電阻過載到溫度系數再次開始下降的點，這將導致失控的電源情況和熱敏電阻的損壞。
額定電壓
與額定電流類似，額定電壓代表在規定的環境條件下可以連續施加到熱敏電阻上的電壓。它的值也取決于耗散常數和 RT 曲線。
操作模式
根據應用，PTC 熱敏電阻可用于兩種操作模式；自加熱和感應（也稱為零功率）。
自熱模式
自熱應用利用這樣一個事實，即當向熱敏電阻施加電壓并且有足夠的電流流過它時，其溫度會升高。當接近居里溫度時，電阻急劇增加，允許流過的電流少得多。從左圖可以看出這種行為。在僅幾度的溫度范圍內，居里溫度附近的電阻變化可以是幾個數量級。如果電壓保持恒定，當熱敏電阻達到熱平衡時，電流將穩定在某個值。平衡溫度取決于施加的電壓以及熱敏電阻的熱耗散因數。在設計溫度相關的時間延遲電路時，經常使用這種操作模式。
感應（零功耗）模式
在這種操作模式下，熱敏電阻的功耗非常小，與自加熱模式相比，它對熱敏電阻的溫度和電阻的影響可以忽略不計。傳感模式通常用于以 RT 曲線為參考測量溫度。
建筑和物業
硅片依賴于摻雜硅的體特性，并表現出接近線性的電阻-溫度特性。它們由高純度硅片制成，制成不同形狀。溫度-電阻曲線取決于所使用的摻雜量。
開關型PTC熱敏電阻由多晶材料制成。它們通常使用碳酸鋇、氧化鈦和鉭、二氧化硅和錳等添加劑的混合物制造。材料被研磨、混合、壓縮成圓盤或矩形形狀并燒結。然后，添加觸點，并對其進行涂層或封裝。制造過程需要非常仔細地控制材料和雜質。百萬分之幾的污染會導致熱和電性能發生重大變化。
聚合物 PTC 由一片塑料制成，其中嵌入了碳顆粒。當器件冷卻時，碳顆粒彼此緊密接觸，形成穿過器件的導電通路。隨著設備升溫，塑料膨脹，顆粒進一步分開，從而增加了設備的總電阻。
PTC 熱敏電阻的典型應用
自調節加熱器
如果有電流流過開關 PTC 熱敏電阻，它會自動穩定在某個溫度。這意味著如果溫度降低，電阻也會降低，從而允許更多電流流動，從而加熱設備。同樣，如果溫度升高，電阻也會增加，從而限制通過器件的電流，從而冷卻器件。然后，PTC 熱敏電阻達到了這樣一個點，即在相對較寬的電壓范圍內，消耗的功率實際上與電壓無關。這些 PTC 熱敏電阻通常由各種形狀和尺寸的陶瓷制成，并且由于其設計靈活性，PTC 陶瓷加熱器是提供受控電熱的選擇。為了增加傳熱，陶瓷加熱元件可以安裝在鋁制散熱器或格柵上。還有印刷的 PTC 加熱器油墨，可以絲網印刷到聚合物基材上以制造 PTC 加熱器。
聚合物PTC保險絲
過流保護
開關PTC熱敏電阻在各種電路中用作過流限制器或自恢復保險絲。在過流情況下，熱敏電阻體溫度升高并迅速達到轉變溫度。這導致PTC熱敏電阻的電阻急劇上升，限制了電路中的電流。當過流或短路情況得到解決，熱敏電阻再次冷卻后，電路將恢復正常工作。通過這種方式，它充當自動自恢復保險絲。通常聚合物 PTC 熱敏電阻用于此應用。它們以不同的商品名而聞名，例如 polyfuse、polyswitch 和 multifuse。
時間延遲
可以使用 PTC 熱敏電阻加熱到足以從低電阻狀態切換到高電阻狀態所需的時間來提供電路中的時間延遲，反之亦然。延時取決于尺寸、環境溫度和它所連接的電壓，以及它所使用的電路。PTC 熱敏電阻延時的一個例子是它們在熒光燈中的使用。通電時，熱敏電阻處于冷態（室溫）。燈電壓低于點火電壓，流過電路的電流同時加熱電極和 PTC。當達到居里溫度時，PTC 將切換，燈兩端的電壓將超過點火電壓，燈將開始正常工作。
電機啟動
一些電動機具有單獨的啟動繞組，僅在電動機啟動期間才需要供電。在這種情況下，PTC 熱敏電阻的自熱效應可以與這種繞組串聯使用。當電路開啟時，PTC 熱敏電阻具有低阻值，允許電流通過啟動繞組。當電機啟動時，PTC 熱敏電阻升溫，并在某一時刻切換到高電阻狀態。發生這種情況所需的時間是根據所需的電機啟動時間計算的。一旦加熱，通過 PTC 熱敏電阻的電流就可以忽略不計，這會切斷啟動繞組電流。
液位感應
這些應用依賴于傳導和對流熱傳遞增加時耗散常數的變化。由于設備與液體接觸或設備上空氣流量增加而導致的耗散常數的增加將降低熱敏電阻的工作溫度并增加維持給定體溫所需的功率量。可以測量功率增加并向系統指示熱敏電阻例如浸入液體中。
PTC 熱敏電阻符號
根據 IEC 標準，以下符號用于正溫度系數熱敏電阻。
PTC熱敏電阻符號（IEC標準）
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