PTC热敏电阻.docx

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PTC热敏电阻

NTC电阻串联在交流电路中主要是起“电流保险”作用。

压敏电阻并联在交流侧电路中主要是起“限制电压超高”作用。

为了避免电子电路中在开机的瞬间产生的浪涌电流，在电源电路中串接一个功率型NTC热敏电阻器，能有效地抑制开机时的浪涌电流，并且在完成抑制浪涌电流作用以后，由于通过其电流的持续作用，功率型NTC热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的工作电流造成影响，所以，在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻器，是抑制开机时的浪涌，以保证电子设备免遭破坏的最为简便而有效的措施

压敏电阻的工作原理:

比如一个“标称300V”的压敏电阻在220V的工作中，突然220V上升到310V！

这时压敏电阻被击穿，通过很大的电流，熔断了保险丝后，就保护了后面的电路，然后压敏电阻又恢复了原来的状态。

压敏电阻就象一个压控开关当电压达到压敏电阻的击穿电压时就短路.在一般情况下压敏电阻和NTC都会一起应用当电压突然升高压敏电阻击穿电路电流急促上升NTC发热，内阻曾大，电流减小。

这样就起到过压过流的保护作用。

没通电时，NTC的阻值高，一通电霎那，阻值仍高，限制了涌流，随着NTC有电流流过，温度增加，阻值下降到很低，可以忽略。

NTC：

负温电阻，温度越高，电阻越小，用于串在输入回路中限制开机浪涌电流。

正常工作时发热，电阻降低，不影响工作，但是它是消耗能量的，功耗不能忽略。

NTC也可用于测温。

PTC：

正温电阻，串在输入回路中，又称为：

自恢复保险丝。

过流时发热，电阻增大，与输入等效断开，冷确后电阻降低，可继续工作，不需要更换，常与压敏电阻、TVS同时使用。

压敏电阻：

类似稳压DIODE的雪崩效应，超过嵌位电压后电流迅速增大，但不会短路，这点与放电管不同。

PTC用途很多，如彩电的消磁电路，电冰箱压缩机的启动电路等。

串在回路中PTC，NTC都可能用到，但PTC是相当于保险丝作用的，NTC是限制开机电流用的。

PTC热敏电阻

PTC是PositiveTemperatureCoefficient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.

PTC热敏电阻组织结构和功能原理

陶瓷材料通常用作高电阻的优良绝缘体,而陶瓷PTC热敏电阻是以钛酸钡为基,掺杂其它的多晶陶瓷材料制造的,具有较低的电阻及半导特性.通过有目的的掺杂一种化学价较高的材料作为晶体的点阵元来达到的:

在晶格中钡离子或钛酸盐离子的一部分被较高价的离子所替代,因而得到了一定数量产生导电性的自由电子.对于PTC热敏电阻效应,也就是电阻值阶跃增高的原因,在于材料组织是由许多小的微晶构成的,在晶粒的界面上,即所谓的晶粒边界（晶界）上形成势垒,阻碍电子越界进入到相邻区域中去,因此而产生高的电阻.这种效应在温度低时被抵消:

在晶界上高的介电常数和自发的极化强度在低温时阻碍了势垒的形成并使电子可以自由地流动.而这种效应在高温时,介电常数和极化强度大幅度地降低,导致势垒及电阻大幅度地增高,呈现出强烈的PTC效应.

PTC热敏电阻制造流程

将能够达到电气性能和热性能要求的混合物（碳酸钡和二氧化钛以及其它的材料）称量、混合再湿法研磨,脱水干燥后干压成型制成圆片形、长方形、圆环形、蜂窝状的毛坯.这些压制好的毛坯在较高的温度下（1400℃左右）烧结成陶瓷,然后上电极使其金属化,根据其电阻值分档检测.按照成品的结构形式钎焊封装或装配外壳,之后进行最后的全面检测.

                                   称量    >>   球磨   >>    预烧结  >>  造粒     

                             >>   成型    >>   烧结   >>    上电极  >>   阻值分选

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PTC热敏电阻与温度的依赖关系（R-T特性）

电阻-温度特性通常简称为阻温特性，指在规定的电压下，PTC热敏电阻零功率电阻与电阻体温度之间的依赖关系。

零功率电阻,是指在某一温度下测量PTC热敏电阻值时,加在PTC热敏电阻上的功耗极低,低到因其功耗引起的PTC热敏电阻的阻值变化可以忽略不计.额定零功率电阻指环境温度25℃条件下测得的零功率电阻值.

                                           lgR（

Ω）

       Rmin  :

 最小电阻                         

       Tmin   :

  Rmin时的温度

       RTc    :

  2倍Rmin

       Tc     :

  居里温度

                                               RTc

                                               Rmin

                                                            T25     Tmin     Tc    T（℃）

表征阻温特性好坏的重要参数是温度系数α,反映的是阻温特性曲线的陡峭程度。

温度系数α越大,PTC热敏电阻对温度变化的反应就越灵敏，即PTC效应越显著，其相应的PTC热敏电阻的性能也就越好，使用寿命就越长。

PTC热敏电阻的温度系数定义为温度变化导致的电阻的相对变化.α=（lgR2-lgR1）/（T2-T1）一般情况下，T1取Tc+15℃  T2取Tc+25℃来计算温度系数。

电压和电流的关系（V-I特性）

电压-电流特性简称伏安特性，它展示了PTC热敏电阻在加电气负载达到热平衡的情况下，电压与电流的相互依赖关系。

I（A）

                                                Ik

       Ik  在外加电压Vk时的动作电流

       Ir  外加电压Vmax时的残余电流

       Vmax    最大工作电压

       VN      额定电压

       VD      击穿电压

                                                 Ir

 Vk       VN         Vmax      VD     V（v）

PTC热敏电阻的伏安特性大致可分为三个区域：

在0-Vk之间的区域称为线性区，此间的电压和电流的关系基本符合欧姆定律，不产生明显的非线性变化，也称不动作区。

在Vk-Vmax之间的区域称为跃变区，此时由于PTC热敏电阻的自热升温，电阻值产生跃变，电流随着电压的上升而下降，所以此区也称动作区。

在VD以上的区域称为击穿区，此时电流随着电压的上升而上升，PTC热敏电阻的阻值呈指数型下降，于是电压越高，电流越大，PTC热敏电阻的温度越高，阻值越低，很快导致PTC热敏电阻的热击穿。

伏安特性是过载保护PTC热敏电阻的重要参考特性。

电流和时间的关系（I-t特性）

电流-时间特性是指PTC热敏电阻在施加电压的过程中，电流随时间变化的特性。

开始加电瞬间的电流称为起始电流，达到热平衡时的电流称为残余电流。

一定环境温度下,给PTC热敏电阻加一个起始电流（保证是动作电流）,通过PTC热敏电阻的电流降低到起始电流的50%时经历的时间就是动作时间.电流-时间特性是自动消磁PTC热敏电阻、延时启动PTC热敏电阻、过载保护PTC热敏电阻的重要参考特性。

PTC工作原理

基本原理

高分子聚合物正温度热敏电阻（简称自复保险丝），是由聚合物与导电粒子等所构成。

在经过特殊加工后，导电粒子在聚合物中构成链状导电通路。

当正常工作电流通过（或元件处于正常环境温度）时，自复保险丝呈低阻状态（图a）；当电路中有异常过电流通过（或环境温度升高）时，大电流（或环境温度升高）所产生的热量使聚合物迅速膨胀，切断导电粒子所构成的导电通路，自复保险丝呈高阻状态（图b）；当电路中过电流（超温状态）消失后，聚合物冷却，体积恢复正常，其中导电粒子又重新构成导电通路，自复保险丝又呈初始的低阻状态（图a）。

自复保险丝电阻值与温度变化的关系如（图c）。

图中a点温度较低，自复保险丝产生的热量和散发的热量达到平衡；b点温度较高时，自复保险丝仍处于热平衡状态；c点为温度继续增加时，自复保险丝达到热平衡临界点（居里点），此时很小的温度变化就可以导致阻值大幅度的增加；d点是自复保险丝处于高阻状态，限制大电流通过，从而保护设备不受损坏。

自复保险丝没有极性，阻抗小，安装方便，将其串联于被保护电路的线路中即可（图d）。

工作性能及特点

1、零功率电阻低：

自复保险丝自身阻抗较低，正常工作时功率损耗小，表面温度低；

2、过流保护速度快：

自复保险丝由于自身材料特性，在过流状态响应速度方面比其它过流保护装置快得多；

3、自锁运行：

自复保险丝在过流、超温保护状态，以极小的电流锁定在高阻状态，只有切断电源或过电流消失后，才会恢复低阻状态；

4、自动复位：

自复保险丝在起在过流、超温保护作用后（故障排除）自行复位，无需进行拆换；

5、耐大电流：

自复保险丝有极好的耐大电流能力，有的规格可承受100A电流冲击；

6、自复时间短：

自复保险丝在过电流、超温条件消失后的几秒钟内，元件的温度下降很快，能很快恢复到其低阻状态。

应用范围及选用方法

自复保险丝广泛应用于各种电器设备、电子产品、通讯系统设备、家电设备及工控系统，如：

计算机及外围设备、测量仪器、火警设备、汽车电子产品、程控交换机、手机电池、音响设备、电风扇、空调、冰箱、音箱、变压器、马达、微电机、电池组、电源供应器、充电器、节能灯、电子镇流器、卤素灯等。

请按以下方法正确选用自复保险丝：

1、确定设备线路上的平均工作电流（I）及最大电压（Vmax）；

2、确定环境温度正常值及范围，按折减率计算正常电流（Ih）：

正常电流（Ih）=平均电流÷环境温度电流值折减率（参考表1）；

3、确定设备线路的最大故障电流（Imax）；

4、根据Vmax、Ih值、产品类型及安装方式选择一种自复保险丝系列（参考表2）；

5、根据步骤4选定的产品系列，在相应的规格表内选定具体型号（注意：

选定型号的Vmax、Imax、Ih必须大于或等于线路中的Vmax、Imax及步骤2计算出来的Ih值）。

*线路中如对常温阻值及过电流保护时间有要求，在上述方法选定相应系列的基础上，再根据常温阻值选定相应元件；

*如用户有特殊要求，在“规格表”中无相应元件可选，请联系我公司