压敏电阻原理及应用

NTC电阻串联在交流电路中主要是起“电流保险”作用。

压敏电阻并联在交流侧电路中主要是起“限制电压超高”作用。

为了避免电子电路中在开机的瞬间产生的浪涌电流，在电源电路中串接一个功率型NTC热敏电阻器，能有效地抑制开机时的浪涌电流，并且在完成抑制浪涌电流作用以后，由于通过其电流的持续作用，功率型NTC 热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的工作电流造成影响，所以，在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻器，是抑制开机时的浪涌，以保证电子设备免遭破坏的最为简便而有效的措施

压敏电阻的工作原理:比如一个“标称300V”的压敏电阻在220V的工作中，突然220V上升到310V！这时压敏电阻被击穿，通过很大的电流，熔断了保险丝后，就保护了后面的电路，然后压敏电阻又恢复了原来的状态。

压敏电阻就象一个压控开关当电压达到压敏电阻的击穿电压时就短路.在一般情况下压敏电阻和NTC都会一起应用当电压突然升高压敏电阻击穿电路电流急促上升NTC发热，内阻曾大，电流减小。这样就起到过压过流的保护作用。

没通电时，NTC的阻值高，一通电霎那，阻值仍高，限制了涌流，随着NTC有电流流过，温度增加，阻值下降到很低，可以忽略。

NTC：负温电阻，温度越高，电阻越小，用于串在输入回路中限制开机浪涌电流。正常工作时发热，电阻降低，不影响工作，但是它是消耗能量的，功耗不能忽略。NTC也可用于测温。

PTC：正温电阻，串在输入回路中，又称为：自恢复保险丝。过流时发热，电阻增大，与输入等效断开，冷确后电阻降低，可继续工作，不需要更换，常与压敏电阻、TVS同时使用。

压敏电阻：类似稳压DIODE的雪崩效应，超过嵌位电压后电流迅速增大，但不会短路，这点与放电管不同。PTC用途很多，如彩电的消磁电路，电冰箱压缩机的启动电路等。

串在回路中PTC，NTC都可能用到，但PTC是相当于保险丝作用的，NTC是限制开机电流用的。

PTC热敏电阻

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热敏电阻组织结构和功能原理

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、混合再湿法研磨,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检测.

称量 >> 球磨 >> 预烧结 >> 造粒 >> 成型 >> 烧结 >> 上电极 >> 阻值分选

>> 钎焊 >> 封装装配 >> 打标志 >> 耐压检测

>> 阻值检测 >> 最终检测 >> 包装 >> 入库

PTC热敏电阻与温度的依赖关系（R-T特性）

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体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.

lgR(Ω)

Rmin : 最小电阻

Tmin : Rmin时的温度

RTc : 2倍Rmin

Tc : 居里温度

RTc

Rmin

T25 Tmin Tc T(℃)

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效应越显著，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。

电压和电流的关系（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。

I(A)

Ik

Ik 在外加电压Vk时的动作电流

Ir 外加电压Vmax时的残余电流

Vmax 最大工作电压

VN 额定电压

VD 击穿电压

Ir

Vk VN Vmax VD V(v)

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，不产生明显的非线性变化，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。

电流和时间的关系（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，电流随时间变化的特性。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。