Grundlæggende kendskab til PTC

PTC er en forkortelse for Positive Temperature Coefficient, der generelt refererer til halvledermaterialer eller komponenter med en stor positiv temperaturkoefficient. Normalt, når vi nævner PTC, refererer vi til termistorer med positiv temperaturkoefficient, almindeligvis kendt som PTC-termistorer. PTC-termistorer er en type halvledermodstande med temperaturfølsomhed, og når temperaturen overstiger en vis tærskel (Curie-temperatur), stiger deres modstand brat med temperaturstigning.

Keramiske materialer bruges almindeligvis som fremragende isolatorer med høj modstand. Keramiske PTC termistorer er fremstillet ved hjælp af bariumtitanat som base og doteret med andre polykrystallinske keramiske materialer, hvilket resulterer i lavere modstand og halvlederegenskaber. Dette opnås gennem bevidst doping af et kemisk grundstof med en højere valens som et gitterpunkt for krystallen. En del af bariumionerne eller titanationerne i gitteret erstattes af de højere valensioner, hvilket skaber et vist antal frie elektroner, der bidrager til elektrisk ledningsevne.

Årsagen til PTC (Positive Temperature Coefficient) effekten, altså den bratte stigning i modstanden, ligger i materialets organisation, som består af mange små mikrokrystaller. Ved grænsefladerne mellem disse krystaller, kendt som korngrænser, dannes der barrierer, der hindrer elektronernes bevægelse ind i tilstødende områder. Som et resultat bliver modstanden høj. Denne effekt udlignes ved lave temperaturer på grund af den høje dielektriske konstant og spontane polarisationsstyrke ved korngrænserne, som forhindrer dannelsen af ​​barrierer og tillader elektroner at flyde frit. Men ved høje temperaturer falder dielektricitetskonstanten og polarisationsstyrken betydeligt, hvilket får barriererne og modstanden til at stige kraftigt, hvilket udviser en stærk PTC-effekt.

Vejning og blanding: Materialerne, såsom bariumcarbonat, titaniumdioxid og andre additiver, vejes og blandes nøjagtigt for at opnå de nødvendige elektriske og termiske egenskaber.

1. Vådslibning: Blandingen gennemgår vådslibning for at danne en ensartet pasta.

2. Dehydrering og tørring: Pastaen dehydreres derefter og tørres for at fjerne overskydende fugt.

3. Tørpresning: Det tørrede materiale tørpresses til forskellige former, såsom skiver, rektangler, ringe eller bikagestrukturer.

4. Sintring: De pressede emner sintres ved høj temperatur (omkring 1400 grader) for at danne keramiske komponenter.

5. Elektrodeanvendelse: Elektroder påføres overfladen af ​​de keramiske komponenter for at gøre dem ledende.

6. Modstandssortering: Komponenterne gennemgår modstandssortering for at klassificere dem ud fra deres modstandsværdier.

7. Wire Bonding: Afhængigt af det endelige produkts struktur udføres wire bonding for at forbinde komponenterne.

8. Isolering Indkapsling: Komponenterne er indkapslet i isolerende materiale til beskyttelse.

9. Montering: Komponenterne samles, og om nødvendigt anbringes de i beskyttelseshylstre.

10. Modstå spændingstest: De samlede PTC termistorer gennemgår modstå spændingstest for at sikre deres elektriske sikkerhed.

11. Modstandstest: PTC-termistorernes modstand kontrolleres for at verificere deres ydeevne.

12. Afsluttende test: Omfattende test udføres for at evaluere PTC-termistorernes overordnede funktionalitet.

13. Emballage: De testede og godkendte PTC termistorer er pakket til forsendelse.

14. Opbevaring: De emballerede PTC termistorer opbevares i et passende miljø, indtil de distribueres eller bruges i forskellige applikationer.

PTC termistorer udviser et temperaturafhængigt forhold mellem modstand og temperatur, almindeligvis kendt som Resistance-Temperature (RT) karakteristikken. RT-karakteristikken beskriver afhængigheden af ​​PTC-termistorens nuleffektmodstand af dens temperatur under en specificeret spænding.

Nuleffektmodstanden refererer til PTC-termistorens modstandsværdi, når den måles ved en bestemt temperatur, med en meget lav påført effekt, så lav, at modstandsændringen forårsaget af effekttabet kan negligeres. Den nominelle nuleffektmodstand repræsenterer værdien målt ved en omgivende temperatur på 25 grader.

 

 

 

• Rmin: minimal modstand

• Tmin: Temperatur i Rmin

• Rtc: 2 gange Rmin

• Tc:

Nøgleparameteren, der karakteriserer kvaliteten af ​​RT-karakteristikken, er temperaturkoefficienten ( ), som afspejler RT-kurvens stejlhed. En højere temperaturkoefficient ( ) indikerer, at PTC-termistoren er mere følsom over for temperaturændringer, hvilket resulterer i en mere udtalt PTC-effekt. Med andre ord betyder en højere temperaturkoefficient bedre ydeevne og længere levetid for PTC termistoren.

Temperaturkoefficienten ( ) for en PTC termistor er defineret som den relative ændring i modstand forårsaget af en temperaturændring. Det kan beregnes ved hjælp af formlen:=(log(R2) - log(R1)) / (T2 - T1)

Normalt tages T1 som Tc + 15 grad, og T2 tages som Tc + 25 grad, hvor Tc er Curie-temperaturen for PTC-termistoren.

 

VI Karakteristisk

 

Spænding-strøm (VI) karakteristikken, også kendt som strøm-spænding karakteristikken eller blot VI karakteristikken, illustrerer den indbyrdes afhængighed mellem spænding og strøm i en PTC termistor, når den når termisk ligevægt under elektrisk belastning.

 

 

 

• Ik: Driftsstrøm ved påtrykt spænding Vk

• Ir: Reststrøm, når Vmax påføres

• Vmax: Maksimal spænding

• VN: Normalspænding

• VD: Nedbrudsspænding

VI-karakteristikken for en PTC-termistor kan generelt opdeles i tre områder:

Lineær region (0-Vk): I denne region følger forholdet mellem spænding og strøm Ohms lov, og der er ingen signifikant ikke-lineær variation. Det er også kendt som det ikke-virkende område, fordi PTC-termistoren ikke udviser nogen mærkbare ændringer i dens modstand.

Overgangsregion (Vk-Vmax): I denne region, kendt som overgangs- eller omskiftningsregionen, undergår modstanden af ​​PTC-termistoren en hurtig ændring på grund af selvopvarmning. Når spændingen stiger, falder strømmen, hvilket resulterer i, at PTC-termistoren skifter fra en tilstand med lav modstand til en tilstand med høj modstand. Denne region omtales også som indsatsregionen.

Nedbrydningsregion (VD og højere): I denne region, kendt som sammenbruds- eller udløsningsregionen, stiger strømmen med en stigning i spændingen. Modstanden af ​​PTC termistoren udviser et eksponentielt fald, hvilket resulterer i højere strømme for højere spændinger. Som en konsekvens stiger temperaturen på PTC-termistoren, hvilket fører til et yderligere fald i modstanden. Til sidst kan dette forårsage termisk nedbrud eller udløsning af PTC-termistoren.

VI-karakteristikken er en vigtig reference for overstrømsbeskyttelse leveret af PTC-termistorer. Det hjælper med at bestemme termistorens opførsel under forskellige spændings- og strømforhold, hvilket sikrer effektiv beskyttelse mod overdreven strøm.

Current-Time Characteristic refererer til karakteristikken for en PTC termistor, hvor strømmen ændres med tiden under påføring af spænding.

Når spænding først påføres PTC-termistoren, kaldes strømmen på det tidspunkt Startstrømmen. Når PTC-termistoren når termisk ligevægt, omtales den resterende strøm som reststrømmen.

Ved en bestemt omgivelsestemperatur, når en indledende strøm (som sikrer, at det er driftsstrømmen) påføres PTC-termistoren, kaldes den tid, det tager for strømmen at falde til 50 % af startstrømmen, for responstid eller responstidskonstant. Strøm-tidskarakteristikken er en vigtig reference for forskellige anvendelser af PTC-termistorer, såsom automatisk afmagnetisering, forsinket opstart og overbelastningsbeskyttelse.