PTC电阻概述

发布于: 2025-01-08

PTC是Positive Temperature Coefficient的缩写,即正温度系数,PTC电阻也就是正温度系数热敏电阻器。它是一种热敏电阻,其电阻值随温度的升高而增加。这种特性使得PTC电阻在多种电子电路和设备中有广泛的应用。

1.PTC电阻的主要类型

1.1陶瓷PTC热敏电阻器(CPTC):

在BaTiO3,V2O5,BN等材料中掺入半导化元素后可发现PTC效应,目前BaTiO3系PTC热敏电阻器得到广泛应用。它属于典型的直热式阶跃型正温度系数热敏电阻器,当温度增加到居里温度以上时,其电阻值呈阶跃式增加,可达到4-10个数量级。

1.2有机高分子PTC热敏电阻器(PPTC):

在聚乙烯高分子材料中掺入碳黑形成PTC效应。

2.PTC电阻的主要参数

  • 额定零功率电阻值(R25或Rn):指的是在25℃条件下的零功率电阻,这是PTC热敏电阻在标准环境条件下的基础电阻值。
  • 最小电阻(Rmin):从常温25℃开始,温度曲线所对应的最小电阻值。
  • 最小阻值时的温度(Tmin):最小阻值Rmin出现时所对应的温度。
  • 开关温度(TC或居里温度):当阻值开始呈现阶跃性增加时的温度,通常定义为当阻值升至2倍最小电阻值(Rmin)时所对应的温度。
  • 最大工作电压(Umax):在最高允许环境温度下,PTC热敏电阻能持续承受的最大电压。
  • 最大电流(Int):在最大工作电压下,允许通过PTC热敏电阻的最大电流。
  • 不动作电流(It):在规定的时间和温度条件下,不导致PTC热敏电阻呈现高阻态的最大电流。
  • 动作电流(Ik):在规定的时间和温度条件下,使PTC热敏电阻阻值呈阶跃型增加时的最小电流。

3.PTC电阻的特性

  • 电阻-温度特性(R-T特性):电阻值随温度升高而增大,在居里温度以上几十度的温度范围内,其电阻率可增大4 - 10个数量级,这是一种晶界效应,只有多晶陶瓷材料才具有。
  • 电压-电流特性(V-I特性):当PTC电阻连接到电路中时,根据欧姆定律,电压(U)等于电阻(R)与电流(I)的乘积。温度变化会影响电阻,进而影响电压和电流。当温度升高时,阻值增大,电流减小,加在其两端的电压也会减小;反之,温度降低时,阻值减小,电压增大。
  • 电流-时间特性(I-T特性):开始加电压瞬间的电流称为起始电流,平衡时的电流称为残余电流。

4.PTC电阻的应用

  • 温度控制方面:

例如用于恒温器、温度调节器等设备,能够精确控制温度。由于其电阻随温度变化的特性,可以在特定温度下实现自动调节功能,如在一些需要保持恒温的电器(暖风机、电吹风、电蚊香、电熨斗等)中,作为加热类的PTC陶瓷元件,可省去一套温控线路;在温控点附近有很大的电阻温度系数,配置一个简单的比较器电路可实现较精确的温度控制。

  • 电路保护方面:

过流保护:当电路中的电流过大时,PTC电阻会因为功率增加而温度升高,电阻值迅速增大,从而限制电流进一步增大,保护电路中的其他元件免受过大电流的损害,例如在电源线中防止过电流的装置,像WMZ12AⅠ过流保护PTC热敏电阻、WMZ12AⅡ过流过载保护PTC热敏电阻器等可用于智能电表线圈变压器、通讯接口等的过流保护。

过热保护:在一些电器设备中,当设备温度过高时,PTC电阻的阻值增大,可切断电路或降低电路中的电流,避免电器设备因过热而损坏。例如在电冰箱、空调、热水器等家电中起到过热保护作用。

温度补偿方面:在一些电子设备中,用于补偿温度变化对电路性能的影响,确保电路在不同温度环境下能稳定工作。

其他应用:还可以用作开关类元件,开发功能使电器设备避免过流、过热损坏;也可用于延时启动、消磁等功能。

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