ptc电热器原理

PTC加热器原理及功能

PTC型陶瓷加热器采用PTC陶瓷发热组件与波纹铝条经高温胶粘组成。该类型PTC加热器有热阻小、换热效率高的优点，是一种自动恒温、省电的电加热器。它的一大突出特点在于安全性能上，任何应用情况下均不会产生如电热管类加热器的表面“发红”现象，从而引起烫伤，火灾等安全隐患。

最显着的特点是：

1．PTC型陶瓷加热器省成本，长寿命。

不需要专门的温控器和热电阻热电偶等温度传感器进行温度反馈即能对加热器进行发热控制，它的温度调节是靠自身的材料特性，从而使产品具有远大于其它加热器的使用寿命。

2．PTC型陶瓷加热器安全，绿色环保。

加热器本体的设计加热温度在200摄氏度以下的多档次，任何情况下本

体均不发红且有保护隔离层，任何应用场合均不需要石棉等隔热材料进

行降温处理，可放心使用不存在对人体烫伤和引发火灾的问题。

3．PTC型陶瓷加热器节约电能。

比较电热管和电阻丝加热产品，本产品是靠材料自身的特性，根据环境温度的改变来调节自身的热功率输出，所以它能将加热器的电能消耗优化控制在最小，同时高发热效率的材料也大幅提升了电能的利用效率。

•升温迅速、遇风机故障时也能自控温度、使用寿命长

•电压使用范围宽，可在12V-380V之间根据需要设计

•设计方便，可从小功率到大功率任意设计，外形也可按要求设计

•不燃烧，安全可靠，PTC发热时不发红、无明火

在中小功率加热场合，PTC 加热器具有恒温发热、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组件无法比拟的优势，在电热器具中的应用越来越受到研发工程师的青睐。

PTC型陶瓷加热器使用注意

(1) PTC 加热片具有自动恒温的特点，不需要温度控制系统，将PTC 加热片直接通电即可。

( 2) 当PTC 加热片用来加热液体（如水）时，液体烧干后，PTC 加热片不会损坏。

( 3) 若PTC 加热片用来加热冷风，不送风时，PTC 加热片不会损坏。

( 5 ）使用寿命长，正常环境下使用，寿命可达10 年以上。

( 6 ）工作可靠，利用PTC 加热片内部特性控温，永远不会超温。

( 7 ）工作电压非常宽：当工作电压变化2 倍时，表面温度的变化非常小。

( 9 ）多个PTC 加热片一起使用时，应并联，不可串联。

PTC目前已经广泛的被应用在电子行业的各个领域，那什么是PTC呢？它是怎样工作的呢？

PTC是一种半导体发热陶瓷，当外界温度降低，PTC的电阻值随之减小，发热量反而会相应增加。

PTC的工作原理

PTC热敏电阻(正温度系数热敏电阻)是一种具温度敏感性的半导体电阻,一旦超过一定的温度(居里温度) 时,它的电阻值随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高.PTC热敏电阻本体温度的变化可以由流过PTC 热敏电阻的电流来获得,也可以由外界输入热量或者这二者的叠加来获得. 陶瓷材料通常用作高电阻的优良绝缘体,而陶瓷PTC热敏电阻是以钛酸钡为基, 掺杂其它的多晶陶瓷材料制造的,具有较低的电阻及半导特性.通过有目的的掺杂一种化学价较高的材料作为晶体的点阵元来达到的:在晶格中钡离子或钛酸盐离子的一部分被较高价的离子所替代,因而得到了一定数量产生导电性的自由电子.

对于PTC热敏电阻效应,也就是电阻值阶跃增高的原因,在于材料组织是由许多小的微晶构成的, 在晶粒的界面上,即所谓的晶粒边界(晶界)上形成势垒,阻碍电子越界进入到相邻区域中去, 因此而产生高的电阻.这种效应在温度低时被抵消:在晶界上高的介电常数和自发的极化强度在低温时阻碍了势垒的形成并使电子可以自由地流动.而这种效应在高温时,介电常数和极化强度大幅度地降低, 导致势垒及电阻大幅度地增高,呈现出强烈的PTC效应.

PTC热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件．PTC热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化．若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为：

σ=q（nμn+pμp）

因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线．这就是半导体热敏电阻的工作原理．

热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）．它们的电阻-温度特性如图1所示．PTC热敏电阻的主要特点是：①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；②工作温度范围宽，常温器件适用于- 55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；⑥稳定性好、过载能力强．

PTC热敏电阻

PTC（Positive Temperature Coeff1Cient）是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料，可专门用作恒定温度传感器．该材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体，其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化，常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导（体）瓷；同时还添加增大其正电阻温度系数的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物，采用一般陶瓷工艺成形、高温烧结而使钛酸铂等及其固溶体半导化，从而得到正特性的PTC热敏电阻材料．其温度系数及居里点温度随组分及烧结条件（尤其是冷却温度）不同而变化．

PTC热敏电阻于1950年出现，随后1954年出现了以钛酸钡为主要材料的PTC热敏电阻．PTC热敏电阻在工业上可用作温度的测量与控制，也用于汽车某部位的温度检测与调节，还大量用于民用设备，如控制瞬间开水器的水温、空调器与冷库的温度，利用本身加热作气体分析和风速机等方面．下面简介一例对加热器、马达、变压器、大功率晶体管等电器的加热和过热保护方面的应用。