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高分子PTC热敏电阻工作原理介绍

发布时间:2011/3/28    访问人数:3135次

  高分子PTC热敏电阻用于过流保护
  1.PTC效应

  说一种材料具有PTC (Positive Temperature Coefficient) 效应, 即正温度系数效应,仅指此材料的电阻会随温度的升高而增加。如大多数金属材料都具有PTC效应。在这些材料中,PTC效应表现为电阻随温度增加而线性增加,这就是通常所说的线性PTC效应。

  2.非线性PTC效应

  经过相变的材料会呈现出电阻沿狭窄温度范围内急剧增加几个至十几个数量级的现象,即非线性PTC效应,如图1所示。相当多种类型的导电聚合体会呈现出这种效应,如高分子PTC热敏电阻。这些导电聚合体对于制造过电流保护装置来说非常有用。

  3. 高分子PTC热敏电阻用于过流保护

  高分子PTC热敏电阻又经常被人们称为自恢复保险丝(下面简称为热敏电阻),由于具有独特的正温度系数电阻特性(即PTC特性,如图1所示),因而极为适合用作过流保护器件。热敏电阻的使用方法象普通保险丝一样,是串联在电路中使用。

  当电路正常工作时,热敏电阻温度与室温相近、电阻很小,串联在电路中不会阻碍电流通过;而当电路因故障而出现过电流时,热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升,当温度超过开关温度(Ts,见图1)时,电阻瞬间会剧增,回路中的电流迅速减小到安全值.为热敏电阻对交流电路保护过程中电流的变化示意图。热敏电阻动作后,电路中电流有了大幅度的降低,图中t为热敏电阻的动作时间。由于高分子PTC热敏电阻的可设计性好,可通过改变自身的开关温度(Ts)来调节其对温度的敏感程度,因而可同时起到过温保护和过流保护两种作用,如KT16-1700DL规格热敏电阻由于动作温度很低,因而适用于锂离子电池和镍氢电池的过流及过温保护。

  环境温度对高分子PTC热敏电阻的影响

  高分子PTC热敏电阻是一种直热式、阶跃型热敏电阻,其电阻变化过程与自身的发热和散热情况有关,因而其维持电流(Ihold)、动作电流(Itrip)及动作时间受环境温度影响。图4为热敏电阻典型的维持电流、动作电流与环境温度的关系示意图。当环境温度和电流处于A区时,热敏电阻发热功率大于散热功率而会动作;当环境温度和电流处于B区时发热功率小于散热功率,热敏电阻将长期处于不动作状态;当环境温度和电流处于C区时,热敏电阻的散热功率与发热功率接近,因而可能动作也可能不动作。图5为热敏电阻的动作时间与电流及环境温度的关系示意图。热敏电阻在环境温度相同时,动作时间随着电流的增加而急剧缩短;热敏电阻在环境温度相对较高时具有更短的动作时间和较小的维持电流及动作电流。

  高分子PTC热敏电阻动作后的恢复特性

  高分子PTC热敏电阻由于电阻可恢复,因而可以重复多次使用。图6为热敏电阻动作后,恢复过程中电阻随时间变化的示意图。电阻一般在十几秒到几十秒中即可恢复到初始值1.6倍左右的水平,此时热敏电阻的维持电流已经恢复到额定值,可以再次使用了。一般说来,面积和厚度较小的热敏电阻恢复相对较快;而面积和厚度较大的热敏电阻恢复相对较慢。


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