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什么是PTC热敏电阻?

时间:2018-09-19   来源:敏创电子  编辑:热敏电阻厂家  浏览:

 


 

PTC代表“正温度系数”。PTC热敏电阻是具有正温度系数的电阻器,这意味着电阻随着温度的升高而增加。

PTC热敏电阻根据所用材料,结构和制造工艺分为两组。第一组PTC热敏电阻由硅化物组成,硅化硅使用硅作为半导体材料。它们用作PTC温度传感器的线性特性。第二组是开关型PTC热敏电阻。这种类型的PTC热敏电阻广泛用于PTC加热器,传感器等。聚合物PTC热敏电阻,由特殊塑料制成,也属于第二组,通常用作可复位保险丝。开关型PTC热敏电阻具有高度非线性的电阻 - 温度曲线。当开关型PTC热敏电阻被加热时,电阻首先开始下降,直到达到某个临界温度。随着温度进一步升高到临界值以上,阻力急剧增加。本文将重点介绍开关型PTC热敏电阻。

PTC热敏电阻定义

PTC热敏电阻是一种热敏电阻,其电阻随温度显着增加。

PTC热敏电阻的特性

开关PTC热敏电阻通常由多晶陶瓷材料制成,这些材料在其原始状态下具有高电阻,并且通过添加掺杂剂而被制成半导体。它们主要用作PTC自调节加热器。大多数开关PTC热敏电阻的转变温度在60°C和120°C之间。但是,制造的特殊应用设备可以在低至0°C或高达200°C的温度下切换。

晶体管具有线性电阻 - 温度特性,在其大部分工作范围内斜率相对较小。它们可能在高于150℃的温度下表现出负温度系数。电阻器的温度系数约为0.7至0.8%°C。

PTC热敏电阻的电阻 - 温度特性

PTC热敏电阻和硅晶体管的电阻 - 温度(RT)特性

转变温度(T c

从图中可以看出,开关PTC热敏电阻具有略微负的温度系数,直到最小电阻点。在这一点之上,它达到它的转变温度 - T C时,它会经历一个略微正的系数该温度称为开关,转换或居里温度。开关温度是开关型PTC热敏电阻的电阻开始快速上升的温度。居里温度大部分时间定义为电阻是最小电阻值的两倍的温度。

最小阻力(R min

PTC热敏电阻的最小电阻是可在开关型PTC热敏电阻上测量的最低电阻,如RT曲线所示。它是曲线上的点,此后温度系数变为正值。 

额定电阻(R 25

额定PTC电阻通常定义为25°C时的电阻。它用于根据热电阻值对热敏电阻进行分类。它采用低电流测量,不会使热敏电阻发热到足以影响测量。

耗散常数

耗散常数表示所施加的功率与由于自加热导致的体温升高之间的关系。影响耗散常数的一些因素是:接触线材料,安装热敏电阻的方式,环境温度,设备与其周围环境之间的传导或对流路径,设备本身的尺寸甚至形状。耗散常数对热敏电阻的自热特性有重要影响。

最大额定电流

额定电流表示在指定的环境条件下可以不断流过PTC热敏电阻的最大电流。其值取决于耗散常数和RT曲线。如果热敏电阻过载到温度系数再次开始下降的程度,则会导致电源失控并导致热敏电阻损坏。

最大额定电压

与最大额定电流相似,最大额定电压代表在特定环境条件下可连续施加到热敏电阻的最高电压。它的值也取决于耗散常数和RT曲线。

运作方式

根据应用,PTC热敏电阻可用于两种工作模式; 自加热和传感(也称为零功率)。 

自加热模式

自加热应用利用了这样的事实:当一个电压施加到热敏电阻并且有足够的电流流过它时,其温度会升高。随着接近居里温度,电阻急剧增加,允许更少的电流流动。从左侧的图中可以看出这种行为。在居里温度附近的电阻变化在仅几度的温度范围内可以是几个数量级。如果电压保持恒定,当热敏电阻达到热平衡时,电流将稳定在一定值。平衡温度取决于所施加的电压以及热敏电阻的热耗散因数。在设计与温度相关的时间延迟电路时经常使用这种操作模式。 

感应(零功率)模式

在这种工作模式下,热敏电阻的功耗很小,与自热模式相比,它对热敏电阻的温度和电阻的影响可以忽略不计。当使用RT曲线作为参考测量温度时,通常使用感测模式。 

建筑和物业

开关型PTC热敏电阻由多晶材料制成。它们通常使用碳酸钡,氧化钛和钽,二氧化硅和锰等添加剂的混合物制造。将材料研磨,混合,压缩成圆盘或矩形并烧结。然后,添加接触并最终涂覆或包裹。制造过程需要非常小心地控制材料和杂质。大约百万分之几的污染可能导致热和电性能的重大变化。

聚合物PTC由一片塑料制成,其中嵌入有碳颗粒。当器件冷却时,碳颗粒彼此紧密接触,形成穿过器件的导电路径。随着器件升温,塑料膨胀并且晶粒进一步分开,从而提高了器件的总电阻。

晶体管依赖于掺杂硅的整体特性并且表现出接近线性的电阻 - 温度特性。它们由高纯度的硅晶片制成,具有不同的形状。耐温曲线取决于所用的掺杂量。

PTC热敏电阻的典型应用

自调节PTC加热器

PTC空气加热器

自动调节加热器

如果有电流通过开关PTC热敏电阻,它将在一定温度下自动稳定。这意味着如果温度降低,电阻也会降低,允许更多的电流流动,从而加热器件。类似地,如果温度升高,则电阻也增加,限制通过装置的电流,从而冷却它。然后,PTC热敏电阻达到这样的程度,即在相对较宽的电压范围内,所消耗的功率实际上与电压无关。这些PTC热敏电阻通常由各种形状和尺寸的陶瓷制成,并且由于其设计灵活性,PTC陶瓷加热器是提供受控电热的绝佳选择。为了增加传热,

自恢复保险丝

聚合物PTC保险丝

过流保护

开关PTC热敏电阻用作各种电路中的过流限制器或可复位保险丝。在过电流情况下,热敏电阻体温升高并迅速达到转变温度。这导致PTC热敏电阻的电阻急剧上升,限制了电路中的电流。当过流或短路情况得到解决并且热敏电阻再次冷却时,电路将再次正常工作。通过这种方式,它可以作为自动复位保险丝。通常,聚合物PTC热敏电阻用于此应用。它们以不同的商品名称而闻名,例如polyfuse,polyswitch和multifuse。

时间延迟

可以使用PTC热敏电阻加热到足以从其低电阻状态切换到高电阻状态所需的时间来提供电路中的时间延迟,反之亦然。时间延迟取决于尺寸,环境温度和连接的电压,以及它所使用的电路.PTC热敏电阻的延时使用的一个例子是它们在荧光灯中的使用。首次接通电源时,热敏电阻处于冷态(室温)。灯电压低于点火电压,流过电路的电流同时加热电极和PTC。当达到居里温度时,PTC将切换,灯两端的电压将超过点火电压,灯将开始正常工作。

电机启动

一些电动机具有单独的启动绕组,其仅在电动机启动期间需要供电。在这种情况下,我们可以使用与这种绕组串联连接的PTC热敏电阻的自热效应。当电路开启时,PTC热敏电阻具有低电阻,允许电流通过启动绕组。当电动机启动时,PTC热敏电阻升温并在一点切换到高电阻状态。发生这种情况所需的时间是根据所需的电机启动时间计算的。一旦加热,通过PTC热敏电阻的电流变得可以忽略不计,这将关闭启动绕组电流。

液位传感

当传导和对流传热增加时,这些应用依赖于耗散常数的变化。由于装置与液体之间的接触或装置上的气流增加而导致的耗散常数的增加将降低热敏电阻的工作温度并增加维持给定体温所需的功率量。可以测量功率增加并向系统指示热敏电阻例如浸没在液体中。

PTC热敏电阻符号 

根据IEC标准,以下符号用于正温度系数热敏电阻。

PTC热敏电阻符号

PTC热敏电阻符号
IEC标准



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