什么是PTC热敏电阻？

PTC 代表“正温度系数”。PTC热敏电阻是具有正温度系数的电阻器，这意味着电阻随着温度的升高而增加。

PTC 热敏电阻根据使用的材料、结构和制造工艺分为两组。第一组PTC热敏电阻由硅电阻组成，它使用硅作为半导体材料。由于其线性特性，它们被用作 PTC 温度传感器。

第二组是开关型PTC热敏电阻。开关型PTC热敏电阻具有高度非线性的电阻-温度曲线。当开关型PTC热敏电阻受热时，电阻首先开始减小，直到达到某个临界温度。随着温度进一步升高到临界值以上，电阻急剧增加。这种类型的 PTC 热敏电阻广泛用于 PTC 加热器、传感器等。聚合物 PTC 热敏电阻由特殊塑料制成，属于第二类，通常用作自恢复保险丝。

PTC热敏电阻定义
PTC 热敏电阻器是一种热敏电阻器，其电阻随温度升高而显着增加。

PTC热敏电阻的特性
硅片具有线性电阻-温度特性，其斜率在其大部分工作范围内相对较小。它们在高于 150 °C 的温度下可能表现出负温度系数。硅片的电阻温度系数约为 0.7 至 0.8% / °C。

开关 PTC 热敏电阻通常由多晶陶瓷材料制成，这些材料在原始状态下具有高电阻，并通过添加掺杂剂使其具有半导电性。它们主要用作 PTC 自调节加热器。大多数开关式 PTC 热敏电阻的转变温度在 60 到 120 °C 之间。但是，有制造的特殊应用设备可以在低至 0 °C 或高达 200 °C 的温度下进行切换。

转变温度 (T c )
从图中可以看出，开关PTC热敏电阻在电阻最小点之前具有略微负的温度系数。在这一点之上，它在达到其转变温度 (T C )之前经历了一个略为正的系数。该温度有时也称为开关温度或居里温度。开关温度是开关型PTC热敏电阻的电阻开始迅速上升的温度。大多数情况下，居里温度被定义为电阻值是最小电阻值两倍时的温度。

最小电阻 (R min )
PTC 热敏电阻的最小电阻是可以在开关型 PTC 热敏电阻上测量的最低电阻，如 RT 曲线所示。它是曲线上温度系数变为正值后的点。

额定电阻 (R 25 )
额定 PTC 电阻通常定义为 25 °C 时的电阻。它用于根据电阻值对热敏电阻进行分类。它是用低电流进行测量的，该电流不会将热敏电阻加热到足以影响测量的程度。

耗散常数
耗散常数表示施加的功率与由于自热导致的体温升高之间的关系。影响耗散常数的一些因素包括：接触线材料、热敏电阻的安装方式、环境温度、设备与其周围环境之间的传导或对流路径、设备本身的尺寸甚至形状。耗散常数对热敏电阻的自热特性有重大影响。

最大额定电流
额定电流表示在指定的环境条件下可以不断流过 PTC 热敏电阻的最大电流。它的值取决于耗散常数和 RT 曲线。如果热敏电阻过载到温度系数再次开始下降的点，这将导致失控的电源情况和热敏电阻的损坏。

最大额定电压
与最大额定电流类似，最大额定电压代表在规定的环境条件下可以连续施加到热敏电阻上的最高电压。它的值也取决于耗散常数和 RT 曲线。

操作模式
根据应用，PTC 热敏电阻可用于两种操作模式；自加热和感应（也称为零功率）。

自热模式
自热应用利用这样一个事实，即当向热敏电阻施加电压并且有足够的电流流过它时，其温度会升高。当接近居里温度时，电阻急剧增加，允许流过的电流少得多。从左图可以看出这种行为。在仅几度的温度范围内，居里温度附近的电阻变化可以是几个数量级。如果电压保持恒定，当热敏电阻达到热平衡时，电流将稳定在某个值。平衡温度取决于施加的电压以及热敏电阻的热耗散因数。在设计温度相关的时间延迟电路时，经常使用这种操作模式。

感应（零功耗）模式
在这种操作模式下，热敏电阻的功耗非常小，与自加热模式相比，它对热敏电阻的温度和电阻的影响可以忽略不计。传感模式通常用于以 RT 曲线为参考测量温度。

建筑和物业
硅片依赖于掺杂硅的体特性，并表现出接近线性的电阻-温度特性。它们由高纯度硅片制成，制成不同形状。温度-电阻曲线取决于所使用的掺杂量。

开关型PTC热敏电阻由多晶材料制成。它们通常使用碳酸钡、氧化钛和钽、二氧化硅和锰等添加剂的混合物制造。材料被研磨、混合、压缩成圆盘或矩形形状并烧结。然后，添加触点，并对其进行涂层或封装。制造过程需要非常仔细地控制材料和杂质。百万分之几的污染会导致热和电性能发生重大变化。

聚合物 PTC 由一片塑料制成，其中嵌入了碳颗粒。当器件冷却时，碳颗粒彼此紧密接触，形成穿过器件的导电通路。随着设备升温，塑料膨胀，颗粒进一步分开，从而增加了设备的总电阻。

PTC 热敏电阻的典型应用

自调节加热器
如果有电流流过开关 PTC 热敏电阻，它会自动稳定在某个温度。这意味着如果温度降低，电阻也会降低，从而允许更多电流流动，从而加热设备。同样，如果温度升高，电阻也会增加，从而限制通过器件的电流，从而冷却器件。然后，PTC 热敏电阻达到了这样一个点，即在相对较宽的电压范围内，消耗的功率实际上与电压无关。这些 PTC 热敏电阻通常由各种形状和尺寸的陶瓷制成，并且由于其设计灵活性，PTC 陶瓷加热器是提供受控电热的绝佳选择。为了增加传热，陶瓷加热元件可以安装在铝制散热器或格栅上。还有印刷的 PTC 加热器油墨，可以丝网印刷到聚合物基材上以制造 PTC 加热器。

聚合物PTC保险丝

过流保护
开关PTC热敏电阻在各种电路中用作过流限制器或自恢复保险丝。在过流情况下，热敏电阻体温度升高并迅速达到转变温度。这导致PTC热敏电阻的电阻急剧上升，限制了电路中的电流。当过流或短路情况得到解决，热敏电阻再次冷却后，电路将恢复正常工作。通过这种方式，它充当自动自恢复保险丝。通常聚合物 PTC 热敏电阻用于此应用。它们以不同的商品名而闻名，例如 polyfuse、polyswitch 和 multifuse。

时间延迟
可以使用 PTC 热敏电阻加热到足以从低电阻状态切换到高电阻状态所需的时间来提供电路中的时间延迟，反之亦然。延时取决于尺寸、环境温度和它所连接的电压，以及它所使用的电路。PTC 热敏电阻延时的一个例子是它们在荧光灯中的使用。首次通电时，热敏电阻处于冷态（室温）。灯电压低于点火电压，流过电路的电流同时加热电极和 PTC。当达到居里温度时，PTC 将切换，灯两端的电压将超过点火电压，灯将开始正常工作。

电机启动
一些电动机具有单独的启动绕组，仅在电动机启动期间才需要供电。在这种情况下，PTC 热敏电阻的自热效应可以与这种绕组串联使用。当电路开启时，PTC 热敏电阻具有低阻值，允许电流通过启动绕组。当电机启动时，PTC 热敏电阻升温，并在某一时刻切换到高电阻状态。发生这种情况所需的时间是根据所需的电机启动时间计算的。一旦加热，通过 PTC 热敏电阻的电流就可以忽略不计，这会切断启动绕组电流。

液位感应
这些应用依赖于传导和对流热传递增加时耗散常数的变化。由于设备与液体接触或设备上空气流量增加而导致的耗散常数的增加将降低热敏电阻的工作温度并增加维持给定体温所需的功率量。可以测量功率增加并向系统指示热敏电阻例如浸入液体中。

PTC 热敏电阻符号
根据 IEC 标准，以下符号用于正温度系数热敏电阻。

PTC热敏电阻符号（IEC标准）