文档介绍：PTC热敏电阻工作原理
PTC热敏电阻(正温度系数热敏电阻)是一种具温度敏感性的半导体电阻,一旦超过一定的温度(居里温度)时,,也可以由外界输入热量或者这二者的叠加来获得. 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,: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,:,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.
元器件:高分子PTC热敏电阻工作原理介绍
高分子PTC热敏电路中使用,
当电路正常工作时,热敏电阻温度与室温相近、电阻很小,串联在电路中不会阻碍电流通过;,热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升,当温度超过镍氢电池的过流及过温保护。
什么是过流保护PTC热敏电阻、热敏电阻的工作原理
过流保护用 PTC 热敏电阻是一种对异常温度及异常电流自动保护、自动恢复的保护元件, 俗称" 自复保险丝"" 万次保险丝" 。它取代传统的保险丝,可广泛用于马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流过热保护,过流保护用 PTC 热敏电阻通过其阻值突变限制整个线路中的消耗来减少残余电流值。传统的保险丝在线路熔断后无法自行恢复,而过流保护用 PTC 热敏电阻在故障撤除后即可恢复到预保护状态,当再次出现故障时又可以实现其过流过热保护功能。
应用原理:当电路处于正常状态时,通过过流保护用 PTC 热敏电阻的电流小于额定电流, 过流保护用 PTC 热敏电阻处于常态,阻值很小,不会影响被保护电路的正常工作。当电路出现故障,电流大大超过额定电流时, 过流保护用 PTC 热敏电阻陡然发热,呈高阻态,使电路处于相对" 断开" 状态,从而保护电路不受破坏。当故障排除后,过流保护用 PTC 热敏电阻亦自动回复至低阻态,电路恢复正常工作。
环境温度对高分子PTC热敏电阻的影响:高分子PTC热敏电阻是一种直热式、阶跃型热敏电阻,其电阻变化过程与自身的发热和散热情况有关,因而其维持电流(Ihold)、动作电流(Itrip)及动作时间受环境温度影响。图4为热敏电阻典型的维持电流、动作电流与环境温度的关系示意图。当环境温度和电流处于A区时,热敏电阻发热功率大于散热功率而会动作;当环境温度和电流处于B区时发热功率小于散热功率,热敏电阻将长期处于不动作状态;当环境温度和电流处于C区时,热敏电阻的散热功率与发热功率接近,因而可能动作也可能不动作。图5为热敏电阻的动作时间与电流及环境温度的关系示意图。热敏电阻在环境温度相同时,动作时间随着电流的增加而急剧缩短;热敏电阻在环境温度相对较高时具有更短的动作时间和较小的维持电流及动作电流。高分子PTC热敏电阻动作后的恢复特性:
高分子PTC热敏电阻由于电阻可恢复,因而可以重复多次使用。图6为热敏电阻动作后,恢复过程中电阻随时间变化的示意图。,此时热敏电阻的维持电流已经恢复到额定值,可以再次使用了。一般说来,面积和厚度较小的热敏电阻恢复相对较快;而面积和厚度较大的热敏电阻恢复相对较慢。
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热敏电阻的应用来说,电阻值开始陡峭地增高时的温度是重要的, RTc = 2*Rmin.
温度系数α:,PTC热敏电阻对温度变化的反应越灵敏. α= (lgR2-lgR1)/(T2-T1)
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