PTC熱敏電阻
PTC(Positive Temperature Coeff1Cient)是指在某一溫度下電阻急劇增加、具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象或材料,可專門用作恒定溫度傳感器.該材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3為主要成分的燒結(jié)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系數(shù)的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物,采用一般陶瓷工藝成形、高溫燒結(jié)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.其溫度系數(shù)及居里點溫度隨組分及燒結(jié)條件(尤其是冷卻溫度)不同而變化.
鈦酸鋇晶體屬于鈣鈦礦型結(jié)構(gòu),是一種鐵電材料,純鈦酸鋇是一種絕緣材料.在鈦酸鋇材料中加入微量稀土元素,進行適當熱處理后,在居里溫度附近,電阻率陡增幾個數(shù)量級,產(chǎn)生PTC效應(yīng),此效應(yīng)與BaTiO3晶體的鐵電性及其在居里溫度附近材料的相變有關(guān).鈦酸鋇半導瓷是一種多晶材料,晶粒之間存在著晶粒間界面.該半導瓷當達到某一特定溫度或電壓,晶體粒界就發(fā)生變化,從而電阻急劇變化.
鈦酸鋇半導瓷的PTC效應(yīng)起因于粒界(晶粒間界).對于導電電子來說,晶粒間界面相當于一個勢壘.當溫度低時,由于鈦酸鋇內(nèi)電場的作用,導致電子極容易越過勢壘,則電阻值較?。敎囟壬叩骄永稂c溫度(即臨界溫度)附近時,內(nèi)電場受到破壞,它不能幫助導電電子越過勢壘.這相當于勢壘升高,電阻值突然增大,產(chǎn)生PTC效應(yīng).鈦酸鋇半導瓷的PTC效應(yīng)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(yīng)作出了合理解釋.
實驗表明,在工作溫度范圍內(nèi),PTC熱敏電阻的電阻-溫度特性可近似用實驗公式表示:
RT=RT0expBp(T-T0)
式中RT、RT0表示溫度為T、T0時電阻值,Bp為該種材料的材料常數(shù).
PTC效應(yīng)起源于陶瓷的粒界和粒界間析出相的性質(zhì),并隨雜質(zhì)種類、濃度、燒結(jié)條件等而產(chǎn)生顯著變化.最近,進入實用化的熱敏電阻中有利用硅片的硅溫度敏感元件,這是體型且精度高的PTC熱敏電阻,由n型硅構(gòu)成,因其中的雜質(zhì)產(chǎn)生的電子散射隨溫度上升而增加,從而電阻增加.
PTC熱敏電阻于1950年出現(xiàn),隨后1954年出現(xiàn)了以鈦酸鋇為主要材料的PTC熱敏電阻.PTC熱敏電阻在工業(yè)上可用作溫度的測量與控制,也用于汽車某部位的溫度檢測與調(diào)節(jié),還大量用于民用設(shè)備,如控制瞬間開水器的水溫、空調(diào)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.下面簡介一例對加熱器、馬達、變壓器、大功率晶體管等電器的加熱和過熱保護方面的應(yīng)用。
PTC熱敏電阻除用作加熱元件外,同時還能起到“開關(guān)”的作用,兼有敏感元件、加熱器和開關(guān)三種功能,稱之為“熱敏開關(guān)”.電流通過元件后引起溫度升高,即發(fā)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,于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范圍的功能,又起到開關(guān)作用.利用這種阻溫特性做成加熱源,作為加熱元件應(yīng)用的有暖風器、電烙鐵、烘衣柜、空調(diào)等,還可對電器起到過熱保護作用.
PTC熱敏電阻
2009年11月12日 10:01 www.nxhydt.com 作者:本站 用戶評論(0)
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