PTC热敏电阻简介

PTC热敏电阻简介

PTCR (Positive Temperature Coefficient of Resistance) 是一种正温度特性很强的热敏电阻，主要构成是BaTiO3，BaTiO3陶瓷是一种典型的铁电材料，常温电阻率大于 10 ¹²Ω·cm，为绝缘体，经过半导化掺杂后显示出强烈的PTC效应——常温电阻率很低，随着温度的升高，在居里点附近发生突变，产生几个数量级的变化。这是因为在多晶BaTiO₃半导体材料的晶粒边界存在一个由表面态引起的势垒层，在居里温度下，晶界具有铁电性，介电常数很大，势垒高度低，电子很容易穿过势垒，相应的材料电阻率小，但在居里温度以上时，晶界层发生晶格转变，铁电性消失，介电常数急剧减小，根据居里一外斯定律，所以势垒随之升高。随着势垒高度的急剧增高，电子难以越过势垒，相应材料的电阻率急剧上升，宏观上表现为材料的PTC效应。由于PTC热敏电阻器的这种特性，无论是在工业电子设备还是家用电器产品中，热敏电阻器都得到了广泛的应用，其应用领域按PTC热敏电阻三种基本电气性能可分类，其基本参数如图所示。

下图中：
Tc 居里温度：它是PTC半导瓷相变的开始点，一般为PTC元件Rmin二倍阻值时所对应的温度点；
Tmax 最大温度：元件达到最高阻值时所对应的温度；
Tp 最大工作温度：工作范围内的上限温度；
Tmin 最小温度：元件（正常）呈现最小电阻时的温度；
T25 标准室温25℃；
Rc 开关电阻：即居里点温度时对应的电阻；
Rmax 最大电阻：元件所能达到的最高电阻；
Rp 最大工作电阻：上限工作温度所对应的电阻；
Rmin 最小电阻：元件（正常）可呈现的最小电阻；
R25 室温电阻：标准室温时，元件所对应的电阻。

PTCR特性

电阻—温度特性是指在规定电压下，热敏电阻的零功率电阻与电阻体温度之间的关系（如图1），零功率电阻测量应在超级恒温槽中进行，通常使用脉冲电压，对脉冲电源均要求输出阻抗低，输出幅值稳定。测量电流引起的PTC热敏电阻器温升，应控制在可以忽略的范围。图2、3为不同电压及频率下的阻—温特性曲线，从图中可以看出，同一温度下的电阻值，随测试电压或频率的增加而明显下降。

图1.电阻-温度特性曲线

图2.不同电压下的阻-温特性曲线           图3.不同频率下的阻-温特性曲线

伏—安特性一般是指在25℃的静止空气中，加在热敏电阻器两引出端的电压与达到热平衡的稳定条件下的电流之间的关系，即PTC热敏电阻器在实际工作状态下的电压电流特性（图4）。Ⅰ为不动作或线性区，Ⅱ为跃变区，Ⅲ为击穿区。测量伏—安特性曲线时，应尽量保持环境温度不变，且电流值应在电阻体温度平衡后读取，其测量电路如图6所示。图5为同一PTC热敏电阻在不同温度下测的伏—安特性曲线。

图4.伏-安特性曲线                  图5.不同温度下的伏-安特性曲线

图6.伏-安特性测量原理            图7.电流—时间特性测量原理

电流—时间特性是指热敏电阻器在施加电压过程中，电流随时间变化的特性（图8），电流—时间特性通常采用记忆示波器进行测量，基本电路如图7.所示。
    图9为动作电流—动作时间关系曲线，从图中可以看出，PTC热敏电阻器的动作时间随起始电流的增大而急剧下降。此外，动作时间还与电阻温度系数、外加电压、热敏电阻的热容量有关。

图8.电流—时间特性                 图9.动作电流—动作时间关系曲线