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谈PTC热敏电阻PTC材料的三种基本特性


谈PTC热敏电阻PTC材料的三种基本特性

从应用的角度出发,通常把PTC材料的基本特性分为:电阻-温度特性、伏-安特性、电流-时间特性和热特性。

1.2.1 电阻-温度特性(R-T)

电阻-温度特性通常简称为阻温特性,指在规定的电压下,PTC热敏电阻零功率电阻与电阻温度之间的依赖关系。
零功率电阻,是指在某一温度下测量PTC热敏电阻值时,加在PTC热敏电阻上的功耗极低,低到因其功耗引起的PTC热敏电阻的阻值变化可以忽略不计.额定零功率电阻指环境温度25℃条件下测得的零功率电阻值.

表征阻温特性好坏的重要参数是温度系数α ,反映的是阻温特性曲线的陡峭程度。温度系数α越大,PTC热敏电阻对温度变化的反应就越灵敏,即PTC效应越,其相应的PTC热敏电阻的性能也就越好,使用寿命就越长。PTC热敏电阻的温度系数定义为温度变化导致的电阻的相对变化. α = (lgR2-lgR1)/(T2-T1)一般情况下,T1取Tc+15℃T2取Tc+25℃来计算温度系数。

1.2.2 伏-安特性(V-I特性)

电压-电流特性简称伏安特性,它展示了PTC热敏电阻在加电气负载达到热平衡的情况下,电压与电流的相互依赖关系。
  
PTC热敏电阻的伏安特性大致可分为三个区域:

在0-Vk之间的区域称为线性区,此间的电压和电流的关系基本符合欧姆定律,不产生的非线性变化,也称不动作区。在Vk-Vmax之间的区域称为跃变区,此时由于PTC热敏电阻的自热升温,电阻值产生跃变,电流随着电压的上升而下降,所以此区也称动作区。在VD以上的区域称为击穿区,此时电流随着电压的上升而上升, PTC热敏电阻的阻值呈指数型下降,于是电压越高,电流越大,PTC热敏电阻的温度越高,阻值越低,很快导致PTC热敏电阻的热击穿。伏安特性是过载保护PTC热敏电阻的重要参考特性。

1.2.3 电流-时间特性(I-t特性)

电流-时间特性是指PTC热敏电阻在施加电压的过程中,电流间变化的特性。开始加电瞬间的电流称为起始电流,达到热平衡时的电流称为残余电流。

环境温度下,给PTC热敏电阻加一个起始电流(是动作电流),通过PTC热敏电阻的电流降低到起始电流的50%时经历的时间就是动作时间.电流-时间特性是自动消磁PTC热敏电阻、延时启动PTC热敏电阻、过载保护PTC热敏电阻的重要参考特性。

1.2.4 与热效应有关的参数

耗散系数δ:热敏电阻器中功率耗散的变化量与元件相应温度变化量之比称为耗散系数,其单位为 W/℃.
耗散系数是表征PTC热敏电阻器与周围媒介进行热交换能力的一个参数, 也是PTC元器件应用中重要的参数之一。 在材料配方、工艺的前提下, PTC本身的居里温度、升阻比均基本不变, PTC器件的其它性能参数则由其结构、外壳及散热条件决定。耗散系数则是这些条件的综合表现。因此PTC元器件的动作时间、恢复特性等均与耗散系数有关。对于大功率发热件来讲,耗散系数就重要,它直接影响到功率输出。

当PTC热敏电阻器两端加上电压时,由于功耗。电阻体温度逐渐升高,同时向周围媒质散发热量直至电阻体的温度达到稳定,此时消耗的功率扩散到媒质中.电阻器的功耗变化量△P与电阻体的温度变化量△T之比就是耗散系数δ。
耗散系数对于加热器件的结构设计重要, 只要在器件结构上略加修改便可使电参数大为提高,很多工程师却长期被困扰在PTC材料和配方的研究上,这是可惜的。

热时间常数ε:表征元件对周围环境温度反应的快慢,当把PTC元件用作温度传感器时,这个参数重要。热时间常数定义为:在零功率条件下,当环境温度突变时, PTC热敏电阻的温度变化了其始末温差的63.2%所需要的时间,用ε表示。

热容量C:使热敏电阻器的温度每升高1℃所需要的热量,称为热容量,单位J/℃,C=εδ

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