PTC(热敏电阻)详细资料大全

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。

陶瓷PTC是由钛酸钡（或锶、铅）为主成分，添加少量稀土（Y、Nb、Bi、Sb）、受主（Mn、Fe）元素，以及玻璃（氧化矽、氧化铝）等添加剂，经过烧结而成的半导体陶瓷。

陶瓷PTC在居里温度以下具有小电阻，居里温度以上电阻阶跃性增加1000倍~百万倍。

基本介绍中文名 ：热敏电阻 外文名 ：PTC 成分 ：钛酸钡、锶、铅 工艺 ：烧结起源,分类,作用,工作原理,PTC的套用,PTC专业术语,选型,ptc的工作特点,高温PTC材料的特点,特性曲线, 起源 PTC(positivetemperaturecoefficient）为正温度系数热敏材料，它具有电阻率随温度升高而增大的特性。1 955年荷兰菲利浦公司的海曼等人发现在BaTiO3陶瓷中加入微量的稀土元素后，其室温电阻率大幅度下降，在某一很窄的温度范围内其电阻率可以升高三个数量级以上，首先发现了PTC材料的特性 [1] 。4 0多年来，对PTC材料的研究取得了重大的突破，PTC材料的理论日趋成熟，套用范围也不断扩大。 分类 PTC电阻">；热敏电阻根据其材质的不同分为： 陶瓷PTC电阻　有机高分子PTC电阻 PTC电阻">；热敏电阻根据其用途的不同分为： 自动消磁用PTC电阻 PTC电阻特性示意图 延时启动用PTC电阻 恒温加热用PTC电阻 过流保护用PTC电阻 过热保护用PTC电阻 传 感 器用PTC电阻 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的产品或线路以上所列各种用途.。 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。 作用 PPTC是Polymeric Positive Temperature Coefficient的缩写，PPTC器件即高分子聚合物正温度系数器件，该器件能在电流浪涌过大、温度过高时对电路起保护作用。使用时，将其串接在电路中，在正常情况下，其阻值很小，损耗也很小，不影响电路正常工作；但若有过流（如短路）发生，其温度升高，它的阻值随之急剧升高，达到限制电流的作用，避免损坏电路中的元器件。当故障排除后，PPTC器件的温度自动下降，又恢复到低阻状态，因此PPTC器件又称为可复性保险丝。 工作原理 自恢复保险丝是由高分子材料添加导电粒子制成 其基本原理是一种能量的平衡，当电流流过元件时产生热量，所产生的热量一部分散发到环境中去，一部分增加了高分子材料的温度.在工作电流下，产生的热量和散发的热量达到平衡电流可以正常通过，当过大电流通过时，元件产生大量的热量不能及时的散发出去，导致高分子材料温度上升，当温度达到材料结晶融化温度时，高分子材料集聚膨胀，阻断由导电粒子组成的导电通路，导致电阻迅速上升，限制了大电流通过，从而起到过流保护作用。 PTC的套用 KT系列过电流保护用高分子PTC热敏电阻器（PPTC热敏电阻），光片、TD、带状D/DL、引线包封、引线不包封型、圆环、表面贴装型等系列产品。其中热敏电阻的年生产量超过300，000，000只，该系列产品具有阻值稳定、安全性高、可自动恢复、耐强电流特性好、恢复时间短及体积小、易安装等优点。产品根据不同的额定工作电压（6V～600V）、工作电流（40mA～14A）及安装方式等共分为十几大类，广泛用于电脑、通讯、消费性电子、汽车、通路、数字内容、电源、小家电等6C产业领域中的电路保护 1、套用在通信行业：包括IEEE 802.3，乙太网LAN IEEE ，1394 iLINK，总配线架保全单元，短距离/内部保护要求，用户终端设备，用2Pro模组保护用户终端设备类比线路卡，T1/E1设备，ISDN设备，ADSL设备，HDSL设备，MDF模组/初级和次级保护有线电话/电源分歧器缆线PBX和按键式电话系统POS设备。 2、套用在电池行业：· 数码电池组 行动电话电池组 无线电话电池组 · 移动无线广播电池组 · 笔记型电脑电池组 · 可携式录影机电池组 · 随身听电池组 · 电源工具（充电线） 3、套用在加热器方面 足浴盆的恒温加热器 4、套用在地暖方面 碳棒热轨电地暖材料 PTC专业术语 额定零功率电阻 R25 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.最小电阻 Rmin指PTC热敏电阻可以具有的最小的零功率电阻值。 居里温度 Tc 对于PTC热敏电阻的套用来说，电阻值开始陡峭地增高时的温度是重要的，我们将其定义为居里温度.居里温度对应的PTC热敏电阻的电阻RTc = 2*Rmin。 温度系数 α 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.如果温度系数越大，PTC热敏电阻对温度变化的反应越灵敏。 表面温度 Tsurf 表面温度Tsurf是指当PTC热敏电阻在规定的电压下并且与周围环境间处于热平衡状态已达较长时间时，PTC热敏电阻表面的温度。 动作电流 Ik 流过PTC热敏电阻的电流，足以使PTC热敏电阻自热温升超过居里温度，这样的电流称为动作电流.动作电流的最小值称为最小动作电流。 动作时间 ts 环境25℃条件下，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。 不动作电流 INk 流过PTC热敏电阻的电流，不足以使PTC热敏电阻自热温升超过居里温度，这样的电流称为不动作电流。不动作电流的最大值称为最大不动作电流。 最大电流 Imax 最大电流是指PTC热敏电阻最高的电流承受能力.超过最大电流时PTC热敏电阻将会失效。 残余电流 Ir 残余电流是在最大工作电压Vmax下，热平衡状态下的电流。 最大工作电压 Vmax 最大工作电压是指在规定的环境温度下，允许持续地保持在PTC热敏电阻上最高的电压.对同一产品而言，环境温度越高，最大工作电压值越低。 额定电压 VN 额定电压是在最大工作电压Vmax以下的供电电压.通常 Vmax = VN + 15%。 击穿电压 VD 击穿电压是指PTC热敏电阻最高的电压承受能力，PTC热敏电阻在击穿电压以上时将会被击穿而导致失效。 选型 1 、列出设备线路上实际的平均工作电流I值及V值（不考虑瞬间电流） 2 、根据I值、V值和产品类别及安装方式选择一种PTC系列元件。 3 、如果设备内部环境温度大于25度，自复保险丝随着温度的增加对于通过的电流会有折减，为维持负载正常电流通过，依据相关公式的折减率可计算IH。 4、 根据步骤 2 选出的逢复保险丝系列元件，及步骤 3 所计算出的IH值，在其后规格表中选出符合的元件。需特别强调的是，选出元件的IH值必须大于或等于步骤 3 所计算出的IH值。IH=最大工作电流（I）÷折减比率 5、 依据选出的元件便可在对应的动作时间曲线表中对照查出异常电流值产生时的动作时间。 6、根据设备故障的特性来选择一款合适的PTC，正常的过电流和线路短路产生的电流大小不同，所以PTC型号的大小也要有所不同。 ptc的工作特点 常温下阻抗特别低、体积小，可广泛套用于各种电路和电器的过流保护，并可分线安装，最大限度地保护每一条线路的安全使用，弥补了过去集中保护电路的缺陷，与传统使用的保险丝、陶瓷PTC材料、金属片等过流保护器件相比，该器件特点如下： 1、对过载电流反应迅速，性能稳定可靠； 2、耐冲击力强，使用寿命长； 3、无极性，交直流都可用； 4、可自动恢复； 5、最大工作电流可达数十安培； 6、体积小，可根据客户需要，加工生产各种不同形状、规格的产品； 7、使用广泛，可用于微电机、机动车电路、音响设备、通讯设备、仪器仪表、电池组件、工业控制系统、计算机外围设备等。 高温PTC材料的特点 PTC材料是以BaTiO3为基的半导体陶瓷材料。这种材料的电阻率在某一区域内随温度上升而急剧上升，电阻率突变上升的温度称为居里温度。BaTiO3居里温度为120℃。当用一部分Pb2+来置换Ba2+后，成为Ba（1-X）PbX TiO3材料，其居里温度随着Pb2+含量的增加而上升。已经实用化的PTC发热材料的最高温度为300℃。 特性曲线 下图为PTC热敏材料曲线图。 PTC特性曲线

陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷材料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。电子陶瓷按特性可分为高频和超高频绝缘陶瓷、高频高介陶瓷、铁电和反铁电陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、光电陶瓷、电阻陶瓷等。按应用范围可分为固定用陶瓷、电真空陶瓷、电容器陶瓷和电阻陶瓷。按微观结构可分多晶、单晶、多晶与玻璃相、单晶与玻璃相（无玻璃相陶瓷属于固相烧结，有玻璃相陶瓷属于波相烧结）。

许多陶瓷都具有半导体性质，是所谓半导体陶瓷。电阻随温度而变化的性质，可用于非线性电阻（NTC）。铁系金属的氧化物陶瓷，电阻的温度系数为负，具有化学的和热的稳定性，可用于非线性电阻，在很宽的范围控制温度。与此相反，称为正温度系数热敏电阻（PTC热敏电阻）的元件，用的是半导体化的BaTiO3陶瓷。这种陶瓷因为在相变温度下电阻急剧增大，如果作为电阻加热元件而应用，则可在相变温度附近方便地自动控温。

半导体陶瓷除了氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等由一种化合物构成的单相陶瓷以外，还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如，由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷，由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷，由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷，由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧（PLZT）陶瓷等等。

发展动向可参见http://baike.baidu.com/view/283565.html?tp=6_01

更详细的在http://baike.baidu.com/view/284445.htm

热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件．热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化．若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为：

σ=q（nμn+pμp）

因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线．这就是半导体热敏电阻的工作原理．

热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）．它们的电阻-温度特性如图1所示．热敏电阻的主要特点是：①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；⑥稳定性好、过载能力强．

由于半导体热敏电阻有独特的性能，所以在应用方面，它不仅可以作为测量元件（如测量温度、流量、液位等），还可以作为控制元件（如热敏开关、限流器）和电路补偿元件．热敏电阻广泛用于家用电器、电力工业、通讯、军事科学、宇航等各个领域，发展前景极其广阔．

一、PTC热敏电阻

PTC（Positive Temperature Coeff1Cient）是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料，可专门用作恒定温度传感器．该材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体，其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化，常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导（体）瓷；同时还添加增大其正电阻温度系数的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物，采用一般陶瓷工艺成形、高温烧结而使钛酸铂等及其固溶体半导化，从而得到正特性的热敏电阻材料．其温度系数及居里点温度随组分及烧结条件（尤其是冷却温度）不同而变化．

钛酸钡晶体属于钙钛矿型结构，是一种铁电材料，纯钛酸钡是一种绝缘材料．在钛酸钡材料中加入微量稀土元素，进行适当热处理后，在居里温度附近，电阻率陡增几个数量级，产生PTC效应，此效应与BaTiO3晶体的铁电性及其在居里温度附近材料的相变有关．钛酸钡半导瓷是一种多晶材料，晶粒之间存在着晶粒间界面．该半导瓷当达到某一特定温度或电压，晶体粒界就发生变化，从而电阻急剧变化．

钛酸钡半导瓷的PTC效应起因于粒界（晶粒间界）．对于导电电子来说，晶粒间界面相当于一个势垒．当温度低时，由于钛酸钡内电场的作用，导致电子极容易越过势垒，则电阻值较小．当温度升高到居里点温度（即临界温度）附近时，内电场受到破坏，它不能帮助导电电子越过势垒．这相当于势垒升高，电阻值突然增大，产生PTC效应．钛酸钡半导瓷的PTC效应的物理模型有海望表面势垒模型、丹尼尔斯等人的钡缺位模型和叠加势垒模型，它们分别从不同方面对PTC效应作出了合理解释．

实验表明，在工作温度范围内，PTC热敏电阻的电阻-温度特性可近似用实验公式表示：

RT=RT0expBp（T-T0）

式中RT、RT0表示温度为T、T0时电阻值，Bp为该种材料的材料常数．

PTC效应起源于陶瓷的粒界和粒界间析出相的性质，并随杂质种类、浓度、烧结条件等而产生显著变化．最近，进入实用化的热敏电阻中有利用硅片的硅温度敏感元件，这是体型且精度高的PTC热敏电阻，由n型硅构成，因其中的杂质产生的电子散射随温度上升而增加，从而电阻增加．

PTC热敏电阻于1950年出现，随后1954年出现了以钛酸钡为主要材料的PTC热敏电阻．PTC热敏电阻在工业上可用作温度的测量与控制，也用于汽车某部位的温度检测与调节，还大量用于民用设备，如控制瞬间开水器的水温、空调器与冷库的温度，利用本身加热作气体分析和风速机等方面．下面简介一例对加热器、马达、变压器、大功率晶体管等电器的加热和过热保护方面的应用。

PTC热敏电阻除用作加热元件外，同时还能起到“开关”的作用，兼有敏感元件、加热器和开关三种功能，称之为“热敏开关”，如图2和3所示．电流通过元件后引起温度升高，即发热体的温度上升，当超过居里点温度后，电阻增加，从而限制电流增加，于是电流的下降导致元件温度降低，电阻值的减小又使电路电流增加，元件温度升高，周而复始，因此具有使温度保持在特定范围的功能，又起到开关作用．利用这种阻温特性做成加热源，作为加热元件应用的有暖风器、电烙铁、烘衣柜、空调等，还可对电器起到过热保护作用．

参考资料：http://baike.baidu.com/view/284445.htm

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