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1 PTC熱敏電阻 -概念

PTC是Positive Temperature Coefficient 的縮寫,意思是正的溫度係數,泛指正溫度係數很大的半導體材料或元器件.通常我們提到的PTC是指正溫度係數熱敏電阻,簡稱PTC熱敏電阻.PTC熱敏電阻是一種典型具有 溫度敏感性的半導體電阻, 超過一定的溫度(居里溫度)時,它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高.

2 PTC熱敏電阻 -PTC熱敏電阻工作原理

PTC熱敏電阻(正溫度係數熱敏電阻)是一種具溫度敏感性的半導體電阻,一旦超過一定的溫度(居里溫度)時,它的電阻值隨著溫度的升高几乎是呈階躍式的增高。該材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3為主要成分的燒結體, 其中摻入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物進行原子價控制而使之半導化,常將這種半導體化的BaTiO3等材料簡稱為半導(體)瓷;同時還添加增大其正電阻溫度係數的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物, 採用一般陶瓷工藝成形、高溫燒結而使鈦酸鉑等及其固溶體半導化,從而得到正特性的熱敏電阻材料.PTC熱敏電阻本體溫度的變化可以由流過PTC熱敏電阻的電流來獲得,也可以由外界輸入熱量或者這二者的疊加來獲得。     
    BaTiO3半導瓷的PTC效應起因於粒界(晶粒間界)。對於導電電子來說,晶粒間界面相當於一個勢壘。溫度低時,由於鈦酸鋇內電場的作用,導致電子極容易越過勢壘,則電阻值較小。 當溫度升高到居里點溫度(即臨界溫度)附近時,內電場受到破壞,它不能幫助導電電子越過勢壘。這相當於勢壘升高,電阻值突然增大,產生PTC效應。鈦酸鋇半導瓷的PTC效應的物理模型有海望表面勢壘模型、丹尼爾斯等人的鋇缺位模型和疊加勢壘模型,它們分別從不同方面對PTC效應作出了合理解釋。

PTC熱敏電阻於1950年出現,隨後1954年出現了以鈦酸鋇為主要材料的PTC熱敏電阻。PTC熱敏電阻在工業上可用作溫度的測量與控制, 也用於汽車某部位的溫度檢測與調節,還大量用於民用設備,如控制瞬間開水器的水溫、空調器與冷庫的溫度, 利用本身加熱作氣體分析和風速機等方面。
  PTC熱敏電阻除用作加熱元件外,同時還能起到「開關」的作用,兼有敏感元件、加熱器和開關三種功能,稱之為「熱敏開關」。 電流通過元件后引起溫度升高,即發熱體的溫度上升,當超過居里點溫度后,電阻增加,從而限制電流增加, 於是電流的下降導致元件溫度降低,電阻值的減小又使電路電流增加,元件溫度升高,周而復始,因此具有使溫度保持在特定範圍的功能,又起到開關作用。 利用這種阻溫特性做成加熱源,作為加熱元件應用的有暖風器、電烙鐵、烘衣櫃、空調等,還可對電器起到過熱保護作用。

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