PTC半導體陶瓷元件特性及應用

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PTC半導體陶瓷元件特性及應用

灰色天空 發表於 2012-04-01 10:23:40

　　一、PTC材料

　　PTC是一種具有正溫度係數的半導體陶瓷元件.其主要代表材料有鈦酸鋇系列.它是有機化合物.經模壓、高溫燒結而製作成各種形狀與規格的發熱元件。PTC元件在應用時，只要在兩個片端加上交流或直流電源，就可以獲得額定的發熱溫度。

　　二、PTC的特性

　　以鈦酸鋇半導體陶瓷為例，其溫度與電阻率關係曲線如圖1所示。當溫度在100℃以下時.它呈現普通半導體特性.即當導體溫度從起始升高一定值時，電阻下降，為負溫度係數。而當溫度再升高到100℃以上的一段範圍內.其電阻隨著溫度升高而急劇上升幾個數量級。呈現強烈的正溫度係數特性。這正溫度係數特性的起始溫度稱為居裡溫度，用tp表示，而稱上述阻抗異常變化的現象為PTC特性。PTC元件在實際製作過程中，還可通過製作工藝和添加材料上的差別來改變其居裡溫度。例如：添加鍶(sr)、錫(Sn)，則居裡溫度朝低溫移動;添加鉛(Pb)，則居裡溫度朝高溫移動。目前.PTC的居裡溫度一般控制和選定在-20～300℃內。

　　

　　三、PTC電熱元件的應用實例

　　1.PTC恆溫型電熨鬥中的電熱元件為PTC元件它是由10片PTC元件並聯組成。由於採用了PTC電熱元件;該電熨鬥突出優點是：利用PTC元件特性.使電熱元件本身有自動調溫控制功能：由於PTC元件的阻值僅與溫度有關，故受電源電壓波動的影響小;使用安全可靠，工作壽命長。

　　2.PTC自動恆溫式電飯鍋 由於用PTC元件替代了自動恆溫式電飯鍋中的雙金屬恆溫控制開關.運用PTC元件的正溫度係數特性來控制電飯鍋保溫過程中流過加熱器的電流，較方便地實現了電飯鍋的恆溫控制。該電飯鍋的突出特點就是恆溫控制精度高。使用壽命較長。

　　

　　3.PTC啟動繼電器 為確保製冷壓縮機電動機正常啟動和安全運行.電冰箱都設置了啟動和保護裝置。PTC啟動繼電器就是控制電動機啟動繞組和電源接通和斷開的器件，如圖2所示。啟動繼電器是一種無觸點開關.當電冰箱開始啟動時.PTC元件溫度低於居裡溫度.電阻值較小。一般只有20Ω左右，這時PTC元件處於「開」狀態，相當於繼電器閉合。在啟動過程中.因電流大於正常工作電流的4～6倍，由於電流的熱效應，使PTC元件的溫度急劇上升。當溫度升高到居裡溫度以上時.進入高阻狀態。PTC元件實際上處於「關」狀態。這時電流急劇減小為10~20mA的穩定電流，使啟動繞組迴路近乎斷路狀態。這種啟動的無觸點電弧、無噪聲、啟動性能可靠、對電壓波動的適應性強、對壓縮機的匹配範圍較廣等優點，並具有體積小、結構牢固、耐振動、耐衝擊、安裝方便、使用壽命長等特點。由於其通、斷性能取決於自身的溫度變化。所以在電冰箱停機後不能立即啟動，_必須待其溫度降到臨界點以下才能重新啟動，兩次啟動的時間間隔需要3～5min，否則，PTC仍處於接近高阻狀態.啟動繞組因沒有足夠大的電流流過而不能使電動機啟動.運行繞組中卻通過較大電流而使電動機發熱，容易損壞電動機，此外，PTC元件本身需要消耗4w左右的功率，所以電路串接PTC元件後，電冰箱的耗電量會有所增加。

　　

　　4.PTC啟動器的好壞判定及處理。判斷PTC啟動器好壞的方法：將PTC啟動器按如圖3所示電路接好，把電源插頭插入220v交流電源插座中，1~2s內照明燈亮，過10~15s照明燈變暗直至熄滅，可判斷PTC啟動器良好。如果通電後照明燈不亮或照明燈一直亮著不熄，說明該PTC啟動器斷路或失去了控制作用。為了確定上述判斷的正確性.可將PTC啟動器斷開電源後，冷卻3分鐘後再插入電源，應重複上述現象。如用萬用表檢查，PTC啟動器在常溫(25℃左右)情況下，用R×1擋測量其電阻.阻值範圍為10~50n，即為正常，如將其加熱，隨著溫度的升高，PTC啟動器的阻值應逐步升高的趨勢.也為正常。PTC啟動器受潮後。其阻值迅速下降，可將其放人烘箱內乾燥處理，烘箱的溫度控制在140～150℃，時間在3h左右即可。若PTC啟動器破損.那是由於工作電流超過了它的額定電流.從而引起PTC發熱而破損.這就只能更換PTC啟動器

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