在工作温度范围内,阻值随温度的升高而增加的热敏电阻器称为正温度系数热敏电阻器,简称PTC元件。
概述
PTC元件的主体材料是钛酸钡(BaTiO\(_{3}\)),掺以能改变居里点温度的物质和极微量的导电杂质(如稀土元素镧),经研磨、压型、高温烧结而成为复合钛酸盐的N型半导瓷。
PTC元件在达到一个特定温度前,电阻值随温度变化非常绥慢,当超过这个温度时,PTC的阻值急剧增大,发生阻值急剧变化的这点温度称居里点温度,是PTC元件主要技术指标之一。
在PTC元件的主体材料钛酸钡中掺以锶,可使居里点温度在120℃以下,如掺铅,可使居里点温度在120℃以上;如不掺任何物质,PTC的居里点温度为120℃;如果掺入锶和铅两种物质,则得到补偿型PTC元件。
PTC元件应用广泛,可用于温度补偿、电动机过热保护、自动温度调节和控制、恒温发热器等。
随着家用电器的普及、PTC元件作为发热体在家用电器上得到广泛应用,如电脚炉、电拖鞋、屏风发热器等。为了适应不同用途的要求,PTC可制成阀片式发热器、口琴式发热器、蜂窝状发热器以及带散热器的圆盘形发热器等。
基本特性
1.电阻——温度特性
它表示PTC电阻值(取对数)与温度的关系,按其特性可分为两种类型;见图1曲线。

①绥变型(补偿型或A型)
PTC元件具有一般线性阻温特性,其温度系数在+(3~8)%/℃。具有这种特性的PTC元件,可以广泛用于晶体管电路的温度补偿、温度测量、温度控制、晶体管电路过热保护等。
②开关型(B型),又称临界PTC元件。在温度到达居里点后,其阻值急剧上升。温度系数可达+(15~60)%/℃以上。具有这种特性的PTC无件,可用于晶体管电路以及电动机、线圈的过热保护、电动机及变压器的电流控制,各种电器设备的温度测量和控制、温度报警及恒温发热体等。
可以用固定电阻器串、并联的方法来改变PTC元件的阻温特性。
2.伏—安特性(静态特性)
它表示当PTC元件上施加电压后,因本身具有自热功能,它所产生的内热与外热耗散达到平衡时的电压和稳定电流之间的关系,见图2。

当电流增加到最大值时,元件表面温度也就达到最大值,这时本身自动调节温度。根据此特性,PTC可作恒温加热元件,如保温器、电热器、恒温槽等。
当工作点在电流最大值以下时,PTC元件具有限制过大电流的功能。也就是说,当电路在正常状态下工作时,PTC元件处于低阻状态,但如电路出故障或因过载使工作电流增大时,PTC元件就处于高阻的工作状态。根据这一特点,把PTC用于限流、过电流保护、恒流装置是很理想的。
3.电流—时间特性(动态特性)
它表示PTC元件的自热和外部热耗散达到平衡状态之前电流与时间的关系,见图3曲线。

在PTC元件上施加某一电压的瞬间,由于其初始阻值小,电流迅速上升。然而随着时间的推移,因PTC元件的自热功能,进入了正温电阻特性区域,阻值急剧增加,电流大幅度下降,最后达到稳定状态。电流达到稳定状态的时间取决于PTC元件的热容量、热耗散系数以及外加电压等。根据PTC元件这一特性,可以广泛应用于电机启动、继电器接点保护、定时器、彩色电视机自动消磁等。(朱赤红)