一文读懂PTC元件

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一文读懂PTC元件

今天主要给大家介绍一种电子元器件——PTC元件。本文主要从PTC效应、什么是PTC器件、PTC器件的关键电参数和PTC的实际应用场景进行展开说明。

PTC效应

PTC (Positive Temperature Coefficient) 效应 , 即正温度系数效应，是指此材料的电阻会随温度的升高而增加。

PTC效应也分为线性和非线性两种。其中线性PTC效应是指电阻随着温度的增加而线性增加，如大多数的金属材料等；非线性 PTC 效应是指经过相变的材料会呈现出电阻沿狭窄温度范围内急剧增加几个至十几个数量级的现象，这种现象呈现在多种类型的导电聚合体中，如高分子 PTC 热敏电阻等。

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PTC热敏电阻
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PTC热敏电阻是一种典型的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加
PTC热敏电阻大致上分为高分子PTC热敏电阻和陶瓷PTC热敏电阻。高分子PTC热敏电阻是指其材料为有机聚合物搭配导电粒子进行使用；而陶瓷PTC热敏电阻则主要以无机粒子（如碳酸钡等）搭配使用的。它们之间的差别在于：高分子 PTC 热敏电阻与陶瓷PTC 热敏电阻的初始阻值、动作时间（对事故事件的反应时间）以及尺寸大小均在显著差别，且在具有相同维持电流的高分子PTC热敏电阻与陶瓷PTC热敏电阻相比，高分子PTC热敏电阻尺寸更小、阻值更低，同时反应更快。
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本文中会重点将高分子的PTC热敏电阻。它的工作原理是：PTC材料是由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，PTC热敏电阻呈低阻状态；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，PTC热敏电阻呈高阻状态；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，PTC热敏电阻又呈初始的低阻状态，如此反复循环完成器件的功能。需要注意的是，由于PTC热敏电阻主要通过聚合物的受热膨胀和冷却收缩来完成循环过程，因此对外部压力相关比较敏感，如果一定要进行封装的话则应该注意对封装材料的选择。如果封装材料太硬，则会阻碍热敏电阻的膨胀，从而影响热敏电阻的正常使用。即使使用“ 软”的密封材料，热敏电阻的散热性能也会受到影响，选型时应充分考虑封装对产品性能的影响。
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PTC的关键电性能

% p( r9 S5 \0 L4 i' p1.PTC热敏电阻的伏安特性曲线
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7 c3 W: d) F4 w3 j0 zPTC热敏电阻正常工作时的伏安特性和负载曲线示意图，由A点到B点，施加在PTC热敏电阻上的电压逐步升高，流过PTC热敏电阻的电流也线性增加，表明PTC热敏电阻的电阻值基本不变，即保持在低阻态；由B点到E点，电压逐步升高，PTC热敏电阻由于发热而电阻迅速增大，流过PTC热敏电阻的电流也迅速降低，表明PTC热敏电阻进行保护状态。正常的负载曲线低于B点，PTC热敏电阻就不会有进入保护状态。
2 u( L% t( ^/ |( W0 J8 j' M% ~4 L2. 关键电参数
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最大工作电压：PTC热敏电阻串联在电路中，正产工作时仅有一小部分电压保持在PTC热敏电阻器上，当PTC热敏电阻器启动呈高阻态时，必须需承受几乎全部的电源电压，因此最大工作电压需要考虑。
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' l& y. t" s# @6 h+ m不动作电流和动作电流：为了得到可靠性的开关功能，动作电流至少要超过不动作电流的两倍。

最大工作电压时允许的最大电流：需要PTC 热敏电阻器执行保护功能时，要检查电路中是否有产生超过允许的最大电流的条件，一般是指用户存在产生短路可能性的情况。规格书已经给出了最大电流值，超过这个值使用时，可导致 PTC 热敏电阻器破坏或早期失效。

开关温度（居里温度）：PTC热敏电阻的电阻值变化跨度很大的点

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PTC的应用

1. PTC的应用

PTC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。

2. PTC的选择方法
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0 x2 E0 q/ j5 Y% E5 F* G您可以根据具体电路的要求并对照产品的参数进行选择，具体的方法如下：

8 i. K4 V; l& j* c5 j  `2 A首先确定被保护电路正常工作时的最大环境温度、电路中的工作电流、热敏电阻动作后需承受的最大电压及需要的动作时间等参数；

根据被保护电路或产品的特点选择 “芯片型 ” 、“径向引出型” 、“轴向引出型 ”或“表面贴装型 ”等不同形状的热敏电阻；

2 N1 k# U" u( ^4 K  q+ z4 e( ~9 g* D根据最大工作电压， 选择“耐压 ”等级大于或等于最大工作电压的产品系列； 根据最大环境温度及电路中的工作电流，选择 “维持电流 ”大于工作电流的产品规格；

% C' R, |7 W( Q9 @) b( N6 U; w确认该种规格热敏电阻的动作时间小于保护电路需要的时间；

- V  `  x, m1 D' v! Q# Z! V对照规格书中提供的数据， 确认该种规格热敏电阻的尺寸符合要求。
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