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PTC材料及PTC电热元件

热度 1已有 1551 次阅读2007-1-30 22:41 |个人分类:内燃机

PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写,意思是正的温度系数,泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件.通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻,简称PTC热敏电阻.

PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻,超过一定的温度(居里温度)时, 它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高.

PTC热敏电阻根据其材质的不同分为: 陶瓷PTC热敏电阻

有机高分子PTC热敏电阻

PTC热敏电阻根据其用途的不同分为: 自动消磁用PTC热敏电阻

延时启动用PTC热敏电阻

恒温加热用PTC热敏电阻

过流保护用PTC热敏电阻

过热保护用PTC热敏电阻

传感器用PTC热敏电阻

一般情况下,有机高分子PTC热敏电阻适合过流保护用途,陶瓷PTC热敏电阻可适用于以上所列各种用途。

恒温加热PTC热敏电阻具有恒温发热特性,其原理是PTC热敏电阻加电后自热升温使阻值进入跃变区,恒温加热PTC热敏电阻表面温度将保持恒定值,该温度只与PTC热敏电阻的居里温度和外加电压有关,而与环境温度基本无关.

PTC加热元件就是利用恒温加热PTC热敏电阻恒温发热特性设计的加热元件件.在中小功率加热场合, PTC加热元件具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响极小、自然寿命长等传统发热元件无法比拟的优势, 在电热器具中的应用越来越受到研发工程师的青睐.

恒温加热PTC热敏电阻可制作成多种外形结构和不同规格,常见的有圆片形、长方形、长条形、圆环以及蜂窝多孔状等.把上述PTC发热元件和金属构件进行组合可以形成各种形式的大功率PTC加热元件.

PTC加热元件按传导方式分

(1)以热传导为主的PTC陶瓷加热元件.其特点是通过PTC发热元件表面安装的电极板(导电兼传热)绝缘层(隔电兼传热)导热蓄热板(有的还附加有导热胶)等多层传热结构,把PTC元件发出的热量传到被加热的物体上。

(2)以所形成的热风进行对流式传热的各种PTC陶瓷热风器.其特点是输出功率大,并能自动调节吹出风温和输出热量。

(3)红外线辐射加热元件.其特点实际利用PTC元件或导热板表面迅速发出的热量直接或间接地激发接触其表面的远红外涂料或远红外材料使之辐射出红外线,便构成了PTC陶瓷红外辐射加热元件。

PTC加热元件按结构特点分

(1)普通实用型PTC陶瓷加热元件.这类器具主要有: 电热蚊药驱蚊器、暖手器、干燥器、电热板、电烫斗、电烙铁、电热粘合器、卷发烫发器等.其特点是功率不大，但热效率高很实用。

(2)自动恒温型PTC加热元件.这类器具主要有：小型晶体器件恒温槽、恒温培养箱、电子保温瓶、保温箱、保温杯、保温盘、保温柜、保温桌等。其特点是自动保温、结构简单、恒温特性好、热效率高、使用环境温度范围宽。

(3)热风PTC加热元件.这类热风PTC加热元件主要有：小型温风取暖器、电吹风、暖房机、烘干机、干衣柜、干衣机、工业烘干设备等. 其特点是输出热风功率大、速热、安全、能自动调节风温和功耗。

应用设计

利用恒温加热PTC热敏电阻的恒温加热原理特性,可以设计应用在直发器、发夹、发夹板、离子烫、烫发、烫发板、陶瓷烫发板、发钳、卷发器、电热梳、美发、负离子烫发器、美容美发、按摩器、蚊机、灭蚊器、驱蚊器、蚊香机、加香器、香水器、胶枪、热熔胶枪、洗脚加热、过胶机、保温、保温杯、煮水、开水器、咖啡机、咖啡保温、咖啡加热元件、饮水机、冷热饮水机、热奶、热奶器、热水器、淋浴加热、电热蚊药驱蚊器、暖手器、干燥器、电热板、电烫斗、电烙铁、电热粘合器、卷发烫发器、淋浴器、暖风机、烘房、电暖炉、电暖器、冷暖空调、空调加热、取暖器、空气加热、烫壶、干鞋器、烘鞋器、暖脚板、电热板、频谱仪、频谱治疗、理疗器、红外线加热、干衣机、摩托车化油器、电热加湿器、电器仪表防潮加热、小型晶体器件恒温槽、恒温培养箱、电子保温瓶、保温箱、保温杯、保温盘、保温柜、保温桌、电热盘、热疗仪、热咖啡器、蒸汽美容、熔蜡器、蒸汽发生器、增湿器、加湿器、巧克力挤出器、热宝、电烙铁、针灸、导尿管、暖手、暖脚器、烘手器、棉花糖机、按摩器、液化气瓶加热、小型温风取暖器、电吹风、暖房机、烘干机、干衣柜、干衣机、工业烘干设备、火车机车电暖、模具加热、控制柜加热防潮、监视器防潮、电烘箱、电烤箱、输液宝、医疗设备、家用电器、日用电器、小家电......等等。

PTC热敏电阻主要参数

额定零功率电阻 R25

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.

最小电阻 Rmin：指PTC热敏电阻可以具有的最小的零功率电阻值.

居里温度 Tc：对于PTC热敏电阻的应用来说,电阻值开始陡峭地增高时的温度是重要的,我们将其定义为居里温度.居里温度对应的PTC热敏电阻的电阻 RTc = 2*Rmin.

温度系数 α：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.温度系数越大,PTC热敏电阻对温度变化的反应越灵敏. α = (lgR2-lgR1)/lge(T2-T1)

表面温度 Tsurf：表面温度Tsurf是指当PTC热敏电阻在规定的电压下并且与周围环境间处于热平衡状态已达较长时间时,PTC热敏电阻表面的温度.

动作电流 Ik：流过PTC热敏电阻的电流,足以使PTC热敏电阻自热温升超过居里温度,这样的电流称为动作电流. 动作电流的最小值称为最小动作电流.

动作时间 ts：环境25℃条件下,给PTC热敏电阻加一个起始电流(保证是动作电流),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.

不动作电流 INk：流过PTC热敏电阻的电流,不足以使PTC热敏电阻自热温升超过居里温度,这样的电流称为不动作电流. 不动作电流的最大值称为最大不动作电流.

最大电流 Imax：最大电流是指PTC热敏电阻最高的电流承受能力.超过最大电流时PTC热敏电阻将会失效.

残余电流 Ir：残余电流是在最大工作电压Vmax下,热平衡状态下的电流.

最大工作电压 Vmax：最大工作电压是指在规定的环境温度下,允许持续地保持在PTC热敏电阻上最高的电压.对同一产品而言,环境温度越高,最大工作电压值越低.

额定电压 VN：额定电压是在最大工作电压Vmax以下的供电电压.通常 Vmax = VN + 15%

击穿电压 VD：击穿电压是指PTC热敏电阻最高的电压承受能力.PTC热敏电阻在击穿电压以上时将会击穿失效.

PTC热敏电阻制造流程

将能够达到电气性能和热性能要求的混合物(碳酸钡和二氧化钛以及其它的材料)称量、混合、湿法研磨,脱水干燥后干压成型制成圆片形、长方形、圆环形、蜂窝状的毛坯.这些压制好的毛坯在较高的温度下(1400℃左右)烧结成陶瓷,然后上电极使其金属化,根据其电阻值分档检测. 按照成品的结构形式钎焊封装或装配外壳,之后进行最后的全面测量.