PTC热敏电阻设计原理
eeskill 2022-08-09

ptc热敏电阻

PTC是PosiTIve Temperature Coefficient 的缩写,意思是正的温度系数,泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻,简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型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高。

热敏电阻的一种,正温度系数热敏电阻其电阻值随着PTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的增加,温度越高,电阻值越大。

设计原理

热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件。热敏电阻由半导体陶瓷材料组成,利用的原理是温度引起电阻变化。温度低于Tc时,晶界处的负电荷被极化电荷部分抵消,使得势垒高度大幅降低,晶界呈低阻状态;高于Tc时,自发极化消失,晶界处的负电荷无法得到极化电荷势垒处于高位,晶界呈高阻状态。材料整体电阻急剧升高。

若电子和空穴的浓度分别为n、p,迁移率分别为μn、μp,则半导体的电导为:

σ=q(nμn+pμp)。

因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数,所以电导是温度的函数,因此可由测量电导而推算出温度的高低,并能做出电阻-温度特性曲线,这就是半导体热敏电阻的工作原理。

热敏电阻包括正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)热敏电阻,以及临界温度热敏电阻(CTR)。

不同反应的PTC热敏电阻还可以串联在一起,实行不同点的温度保护,这样可以使得在如:手机电池,电子、电器等零件在不同温度阶段起到最经济最优良的保护。

主要特点

1、灵敏度较高,其电阻温度系数要比金属大10~100倍以上,能检测出10-6℃的温度变化;2、工作温度范围宽,常温器件适用于- 55℃~315℃,高温器件适用温度高于315℃(目前最高可达到2000℃),低温器件适用于-273℃~55℃;

3、体积小,能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度;

4、使用方便,电阻值可在0.1~100kΩ间任意选择;

5、易加工成复杂的形状,可大批量生产;

6、稳定性好、过载能力强. 。

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