PTC热敏电阻陶瓷

时间:2021-12-16 丨 预览:50 人次

热敏电阻陶瓷是一种功能陶瓷。功能陶瓷的发展始于上世纪30年代。经历了电介质陶瓷→压电铁电陶瓷→半导体陶瓷→快离子导体陶瓷→高温超导陶瓷的发展过程,目前已发展成为性能多样、品种多样、用途广泛、市场占有率很高的一大类先进陶瓷材料。近几十年来,随着人类社会对能源、计算机、信息、汽车、家用电器等现代技术的迫切需求的牵引下,热敏电阻作为一种对温度或电流敏感的元器件得到了快速发展。


功能陶瓷器件正朝着超低电阻、高耐压、高可靠性、大功率、片式化发展。热敏电阻陶瓷根据电阻温度特性可分为三种类型:①正温度系数热敏电阻陶瓷,简称PTC热敏电阻陶瓷;②负温度系数热敏电阻陶瓷,简称NTC热敏陶瓷;③临界温度热敏电阻陶瓷,简称CTR热敏电阻陶瓷。


1、 PTC热敏电阻陶瓷

PTC是Positive Temperature Coefficient的缩写,意思为正的温度系数,一般指正温度系数很大的半导体材料或元器件。我们通常所说的PTC是一种用于校正温度系数的热敏电阻,简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型的具有温度敏感性的半导体电阻,当超过一定温度(居里温度)时,其电阻值会随着温度的升高而呈阶跃性增高。目前使用的PTC材料主要分为两种类型:陶瓷基PTC材料和高分子基PTC材料。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础,掺杂其他的多晶陶瓷(主要是掺杂BaTiO3系陶瓷)制作的,具有较低电阻和半导电特性。BaTiO3是一种铁电体,被广泛用作高容量电容器和压电陶瓷。然而,通过掺杂BaTiO3和控制烧结气氛(氧化气氛),可以获得具有完全半导体晶粒和晶界适当电绝缘性的PTC热敏陶瓷。


2、BaTiO3陶瓷是产生PTC效应的条件

BaTiO3陶瓷是否具有PTC效应完全取决于其晶粒和晶界的电性能性质,没有晶界的单晶没有PTC效应。大量实验结果表明,晶粒和晶界是充分半导化及晶粒半导化,而具有完全绝缘晶界或边界层的BaTiO3陶瓷都不具有PTC效应,但具有足够绝缘晶界的BaTiO3陶瓷只有在晶粒完全半导化时才有显著的PTC效应。


3、PTC热敏陶瓷电阻器的应用

(1)应用于过滤器加热器

通过在燃料过滤器中添加恒温PTC热敏电阻型的加热器,可以提高燃料的温度,从而增加燃料的流动性。这样可以避免寒冷地区或低温条件下燃油中发生胶质、石蜡的沉淀,以及水滴冻结堵塞滤芯,解决低温条件下发动机喷嘴容易堵塞、供油不畅等问题。


(2)在LED照明设备中的应用

LED虽然具有高效照明、低功耗的特点,但作为高亮度LED元件本身,却处于异常高温状态。村田制作所生产的陶瓷PTC热敏电阻“POSISTOR”,可以简单实现LED照明设备的过热保护方法,不仅可以减小成本,还可以提高LED照明设备的安全性。


(3)适用于空调器

PTC加热器具有节能、恒温、安全、寿命长的特点,逐步取代电热管,解决空调器低温制热效果差的问题。PTC电加热能可以根据室温和室内机风量的变化,改变发热量,调节室内温度,从而达到快速、强劲制热的目的,有效提高空调在寒冷地区无地暖地区的应用。


(4)在电源电路设计中的应用

PTC热敏电阻元件在电路短路故障时能发挥自身特性,其内阻会迅速无限倍增,从而阻断电路中的大电流,有效保护电路安全。当故障消除后,将回到原来的低阻状态,继续导通电路。PTC热敏电阻能有效保护电源电路不受限流影响,热敏电阻的合理设计能使电源电路可靠高效的运行。


(5)在通信设备中的应用

PTC热敏陶瓷电阻可用于加热芯片,应用于通信设备的低温加热领域。根据其在-40℃低温下的低电阻值和高功率,可以快速加热设备。当芯片加热到可以正常启动时,在PTC热敏电阻的温度达到居里温度之前,加热器将关闭。因此可以满足设备在低温下的加热要求。