PTC基本常識的教案第1頁/共24頁

目錄第一部分PTC工作原理第二部分PTC基礎(chǔ)知識第三部分PTC分類第四部分PTC的選型第2頁/共24頁第一部分PTC工作原理

PTC熱敏電阻(正溫度系數(shù)熱敏電阻)是一種具溫度敏感性的半導(dǎo)體電阻,一旦超過一定的溫度(居里溫度)時,它的電阻值隨著溫度的升高幾乎是呈階躍式的增高.PTC熱敏電阻本體溫度的變化可以由流過PTC熱敏電阻的電流來獲得,也可以由外界輸入熱量或者這二者的疊加來獲得。

PTC利用聚合物的變阻特性，以聚合物為基礎(chǔ)摻雜在導(dǎo)體內(nèi)制成，當(dāng)電流急速增加時，PTC元件的溫度瞬時上升，阻抗提高，流過的電流在數(shù)毫秒內(nèi)變小，電路如同開路，達(dá)到抑制的目的，當(dāng)異常電流消失時，瞬時恢復(fù)成低阻抗導(dǎo)體，無需任何人為更換或維修。

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對于PTC熱敏電阻效應(yīng)（內(nèi)部）,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).第4頁/共24頁第二部分PTC基礎(chǔ)知識

PTC熱敏電阻

PTC是PositiveTemperatureCoefficient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.第5頁/共24頁第二部分PTC基礎(chǔ)知識

PTC熱敏電阻組織結(jié)構(gòu)和功能原理

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).第6頁/共24頁第二部分PTC基礎(chǔ)知識第7頁/共24頁第二部分PTC基礎(chǔ)知識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.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.

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℃來計算溫度系數(shù)。第8頁/共24頁第二部分PTC基礎(chǔ)知識

lgR(Ω)

25

室溫

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(℃)point1point2point3point3第9頁/共24頁在上圖中，Point1時溫度較低，產(chǎn)生的熱和散發(fā)的熱達(dá)到平衡，可是當(dāng)流過的電流較多或是環(huán)境溫度較高時，會產(chǎn)生較高的熱，而提高PTC的溫度，然而當(dāng)電流或環(huán)境溫度的增加并不顯著時，PTC所產(chǎn)生的熱可以散發(fā)至環(huán)境中而在Point2點(diǎn)達(dá)到平衡。當(dāng)電流或環(huán)境溫度再提高時，PTC會達(dá)到一個較高的溫度如Point3所示，若此時電流或環(huán)境溫度繼續(xù)增加，產(chǎn)生的熱能便會大于散發(fā)出去的，使得PTC溫度速增，在此階段，很小的溫度變化就會造成阻值的在幅度提高。這時PTC正處于動作的保護(hù)狀態(tài)，阻抗的增加便限制了電流的通過，而保護(hù)設(shè)備免于損壞。在環(huán)境溫度升高時，其阻值亦會隨之增加，從而達(dá)到Point4的高阻抗?fàn)顟B(tài)，并不需外加電流。當(dāng)溫度下降后，就回復(fù)到低阻抗?fàn)顟B(tài)。這種現(xiàn)象可做為溫度感應(yīng)之控制。第10頁/共24頁溫度對PTC元件的影響環(huán)境溫度的提高在超過20℃時，便會造成通過PTC元件的電流逐減（該電流為工作電流）。當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到85℃時通過的電流會僅剩一半。環(huán)境溫度在20℃時線路上的電流100%流過PTC，但如有超過兩倍以上額定電流產(chǎn)生，PTC便會動作，此時電流為動作電流。這兩個電流就會隨著溫度的上升而逐減。第11頁/共24頁動作時間和環(huán)境溫度的關(guān)系PTC動作（Trip）的速度和異常電流大小，與所選元件及環(huán)境溫度有絕對的關(guān)系。溫度越高電流越大，則動作時間越快。例如：對于同樣的5A電流，20℃時動作時間為8秒，而60℃時為5秒。對于相同的溫度下（20℃），5A電流8秒動作，而15A電流則為0.1秒就動作。第12頁/共24頁P(yáng)TC阻值恢復(fù)能力PTC動作后，在異常電流消除后的幾秒內(nèi)，PTC溫度很快降低，阻值會急速下降，但是不會恢復(fù)到原來的初始電阻值，會略高于該值。且每動作一次，電阻值會增加一次。第13頁/共24頁典型電氣的性能ModelIholdItripVmaxImaxTimetoTripmaxInitialResistancePostTripR1maxPowerDissipationmax(A)(A)(V)(A)sec@AmpRmin(Ω)Rmax(Ω)(Ω)(W)PFD1302.55.0154015@7.5A0.0160.0320.0602.5PFD1442.55.0154015@7.5A0.0160.0320.0602.5PFD1602.14.71540

5@11A0.0160.0290.0512.5PFD1622.14.71540

5@11A0.0160.0290.0512.5PFD160-303.06.015405@12A0.0150.0280.0502.6第14頁/共24頁第三部分PTC分類

1.PFD系列環(huán)圓盤類型操作范圍：

2.1~3.0(A),Variable最大電壓

:15~16(Vdc)主要用途：可休整的電芯主要的電芯第15頁/共24頁第三部分PTC分類

2.PFV系列為電池包裹的繩類型

操作范圍

:1.2~2.3(A)

最大電壓

:12(Vdc)/16(Vdc)主要作用：可休整的電池包裹第16頁/共24頁第三部分PTC分類3.PFX系列徑向?yàn)殡娮訉W(xué)線路帶領(lǐng)了類型操作范圍:0.1~14.0(A)最大電壓:60~72(Vdc)/30(Vdc)/16(Vdc)主要用途：電磁的負(fù)荷，照明壓載物，喇叭筒，馬達(dá)，狂熱者，組-頂端的盒子，變壓器,等等。第17頁/共24頁第三部分PTC分類4.SMD系列為電池包裹升至水面乘用馬類型操作范圍

:0.75~2.0(A)最大電壓

:6~13(Vdc)主要用途：電池包裹，調(diào)制解調(diào)器，唯讀光盤，硬盤。第18頁/共24頁第四部分：PTC的選型PTC是串聯(lián)在被保護(hù)的線路上的，且沒有極性。選擇方法：1、知道設(shè)備線路上的工作電流I及電壓V；2、所選PTC的額定電流為1.5-2倍于工作電流；3、考慮環(huán)境溫度來選擇適當(dāng)型號的PTC。第19頁/共24頁保護(hù)電芯PTC作為過電流控制及溫度控制元件，串聯(lián)在被保護(hù)線路中。在對電芯保護(hù)中，它串聯(lián)在電芯的正極或負(fù)極上。當(dāng)保護(hù)板失效時，PTC才會對異常事件（電流）進(jìn)行控制并切斷回路，起到第二重保護(hù)的作用。第20頁/共24頁一般需要測試項目

1.靜態(tài)電阻

2.切斷恢復(fù)后電阻

3.最大切斷時間4.切斷功率最大切斷時間

5.