PTC热敏电阻 (POSISTOR)何为PTC热敏电阻(POSISTOR)?工作原理

PTC热敏电阻(POSISTOR)的基本知识

何为PTC热敏电阻(POSISTOR)?

1940年代初由日本、美国、苏联发现的钛酸钡(BaTiO3),常温下比电阻一般大于1010Ω・cm。1952年, Philips(荷兰)的Haayman等人发现,当添加少量稀土元素( Y、Bi、Sb等),其比电阻变为10~106Ω·cm,且材料的温度特性与居里点相对应。

但当时他们并没有发表任何文献,只是申请了专利,所以直到1954年左右才为公众所熟知。1961年,PTC热敏电阻由村田制作所在抢先开始量产,并获得了POSISTOR的注册商标。1963年前后,欧美、日本企业开始将PTC热敏电阻工业化,应用于温度补偿、水位检测、电机过热防止、自动温控加热器、彩电消磁电路等领域。

BaTiO3和PTC热敏电阻的电阻温度特性

工作原理

陶瓷PTC的主要成分钛酸钡(BaTiO3)在居里温度前后,晶体结会构发生改变。低于居里温度时为四方晶体结构,其中存在电偶极子。温度高于居里温度时变为立方晶体,电偶极子消失。

陶瓷晶粒之间的边界称为“晶界”。氧离子被限制在晶界处,阻碍电子的流动。在居里温度以下,电偶极子电抵消氧离子,电子可以自由移动。在居里温度以上,电偶极子消失,氧离子阻碍电子移动,电阻值上升。

陶瓷PTC的SEM图
BaTiO3和PTC热敏电阻的电阻温度特性

用途

与NTC热敏电阻一样,PTC热敏电阻可以利用温度变化引起的电阻变化来用作温度传感器。它的特点是能够通过非常简单的电路配置检测设备何时过热。
另一方面,也有利用PTC热敏电阻特有的“自发热”的应用。通过施加大电流,电阻值因自身发热而上升,可以抑制电流。它们用于保护IC免受由于组件故障、错误接线等原因流过电路的异常电流的影响。可作为自恢复保险丝使用,当异常情况排除时,恢复到原来的电阻值。
此外,这种自加热具有根据状态改变电阻值来平衡发热和散热的自我控制功能。使用此操作,它还可以用作恒温加热器。