PTC熱敏電阻
PTC是Positive Temperature Coefficient 的縮寫,意思是正的溫度系數(shù),泛指正溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件.通常我們提到的PTC是指正溫度系數(shù)熱敏電阻,簡稱PTC熱敏電阻.PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導(dǎo)體電阻,超過一定的溫度(居里溫度)時,它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高.
PTC熱敏電阻組織結(jié)構(gòu)和功能原理
陶瓷材料通常用作高電阻的優(yōu)良絕緣體,而陶瓷PTC熱敏電阻是以鈦酸鋇為基,摻雜其它的多晶陶瓷材料制造的,具有較低的電阻及半導(dǎo)特性.通過有目的的摻雜一種化學(xué)價較高的材料作為晶體的點(diǎn)陣元來達(dá)到的:在晶格中鋇離子或鈦酸鹽離子的一部分被較高價的離子所替代,因而得到了一定數(shù)量產(chǎn)生導(dǎo)電性的自由電子.對于PTC熱敏電阻效應(yīng),也就是電阻值階躍增高的原因,在于材料組織是由許多小的微晶構(gòu)成的,在晶粒的界面上,即所謂的晶粒邊界(晶界)上形成勢壘,阻礙電子越界進(jìn)入到相鄰區(qū)域中去,因此而產(chǎn)生高的電阻.這種效應(yīng)在溫度低時被抵消: 在晶界上高的介電常數(shù)和自發(fā)的極化強(qiáng)度在低溫時阻礙了勢壘的形成并使電子可以自由地流動.而這種效應(yīng)在高溫時,介電常數(shù)和極化強(qiáng)度大幅度地降低,導(dǎo)致勢壘及電阻大幅度地增高,呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的PTC效應(yīng).
PTC熱敏電阻制造流程
將能夠達(dá)到電氣性能和熱性能要求的混合物 (碳酸鋇和二氧化鈦以及其它的材料) 稱量、混合再濕法研磨,脫水干燥后干壓成型制成圓片形、長方形、圓環(huán)形、蜂窩狀的毛坯.這些壓制好的毛坯在較高的溫度下(1400℃左右)燒結(jié)成陶瓷,然后上電極使其金屬化, 根據(jù)其電阻值分檔檢測.按照成品的結(jié)構(gòu)形式釬焊封裝或裝配外殼,之后進(jìn)行最后的全面檢測.
??????????????????????????????????? 稱量???? >>??? 球磨??? >>???? 預(yù)燒結(jié)?? >>?? 造粒?????
?
?
????????????????????????????? >>??? 成型???? >>??? 燒結(jié)??? >>???? 上電極?? >>??? 阻值分選
?
?
????????????????????????????? >>??? 釬焊???? >>??? 封裝裝配 >>??? 打標(biāo)志?? >>??? 耐壓檢測
?
?
????????????????????????????? >>??? 阻值檢測 >>??? 最終檢測? >>??? 包裝??? >>??? 入庫
PTC熱敏電阻與溫度的依賴關(guān)系（R-T特性）
電阻-溫度特性通常簡稱為阻溫特性，指在規(guī)定的電壓下，PTC熱敏電阻零功率電阻與電阻體溫度之間的依賴關(guān)系。
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(jì).額定零功率電阻指環(huán)境溫度25℃條件下測得的零功率電阻值.
??????????????????????????????????????????????????????????????? ??lgR(Ω)
??????? Rmin?? :? 最小電阻?????????????????????????
??????? Tmin???:?? Rmin時的溫度
??????? RTc????:?? 2倍Rmin
??????? Tc?????:?? 居里溫度
??????????????????????????????????????????????????????????????????????RTc
??????????????????????????????????????????????????????????????????????Rmin
??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????T25 ????? Tmin????? Tc??????????? T(℃)
表征阻溫特性好壞的重要參數(shù)是溫度系數(shù)α ,反映的是阻溫特性曲線的陡峭程度。溫度系數(shù)α越大,PTC熱敏電阻對溫度變化的反應(yīng)就越靈敏，即PTC效應(yīng)越顯著，其相應(yīng)的PTC熱敏電阻的性能也就越好，使用壽命就越長。PTC熱敏電阻的溫度系數(shù)定義為溫度變化導(dǎo)致的電阻的相對變化. α = (lgR2-lgR1)/(T2-T1)一般情況下，T1取Tc+15℃?? T2取Tc+25℃來計(jì)算溫度系數(shù)。
電壓和電流的關(guān)系（V-I特性）
電壓-電流特性簡稱伏安特性，它展示了PTC熱敏電阻在加電氣負(fù)載達(dá)到熱平衡的情況下，電壓與電流的相互依賴關(guān)系。
?
??????????????????????????????????????????????????????????????????? ?I(A)
??????????????????????????????????????????????????????????????????????Ik
??????? Ik?? 在外加電壓Vk時的動作電流
??????? Ir?? 外加電壓Vmax時的殘余電流
??????? Vmax???? 最大工作電壓
??????? VN?????? 額定電壓
??????? VD?????? 擊穿電壓
?????????????????????????????????????????????????????????????????
???????????????????????????????????????????????????????????????????????Ir
?????????????????????????????????????????????????????????
????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????Vk??? ?????VN?????????Vmax??????VD?????V(v)
PTC熱敏電阻的伏安特性大致可分為三個區(qū)域：
在0-Vk之間的區(qū)域稱為線性區(qū)，此間的電壓和電流的關(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)。在Vk-Vmax之間的區(qū)域稱為躍變區(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)。在VD以上的區(qū)域稱為擊穿區(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(hù)PTC熱敏電阻的重要參考特性。
電流和時間的關(guān)系（I-t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。開始加電瞬間的電流稱為起始電流，達(dá)到熱平衡時的電流稱為殘余電流。
一定環(huán)境溫度下,給PTC熱敏電阻加一個起始電流(保證是動作電流),通過PTC熱敏電阻的電流降低到起始電流的50%時經(jīng)歷的時間就是動作時間.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(hù)PTC熱敏電阻的重要參考特性。