PTC材料的特性及应用-----Characteristics and Application of PTC

一、PTC材料

PTC是一种具有正温度系数的半导体陶瓷元件．其主要代表材料有钛酸钡系列．它是有机化合物．经模压、高温烧结而制作成各种形状与规格的发热元件。PTC元件在应用时，只要在两个片端加上交流或直流电源，就可以获得额定的发热温度。

二、PTC的特性

以钛酸钡半导体陶瓷为例，其温度与电阻率关系曲线如图1所示。当温度在100℃以下时．它呈现普通半导体特性．即当导体温度从起始升高一定值时，电阻下降，为负温度系数。而当温度再升高到100℃以上的一段范围内．其电阻随着温度升高而急剧上升几个数量级。呈现强烈的正温度系数特性。这正温度系数特性的起始温度称为居里温度，用tp表示，而称上述阻抗异常变化的现象为PTC特性。PTC元件在实际制作过程中，还可通过制作工艺和添加材料上的差别来改变其居里温度。例如：添加锶(sr)、锡(Sn)，则居里温度朝低温移动；添加铅(Pb)，则居里温度朝高温移动。目前．PTC的居里温度一般控制和选定在-20～300℃内。

三、PTC电热元件的应用实例

1．PTC恒温型电熨斗中的电热元件为PTC元件它是由10片PTC元件并联组成。由于采用了PTC电热元件；该电熨斗突出优点是：利用PTC元件特性．使电热元件本身有自动调温控制功能：由于PTC元件的阻值仅与温度有关，故受电源电压波动的影响小；使用安全可靠，工作寿命长。

2.PTC自动恒温式电饭锅 由于用PTC元件替代了自动恒温式电饭锅中的双金属恒温控制开关．运用PTC元件的正温度系数特性来控制电饭锅保温过程中流过加热器的电流，较方便地实现了电饭锅的恒温控制。该电饭锅的突出特点就是恒温控制精度高。使用寿命较长。

3.PTC启动继电器 为确保制冷压缩机电动机正常启动和安全运行．电冰箱都设置了启动和保护装置。PTC启动继电器就是控制电动机启动绕组和电源接通和断开的器件，如图2所示。启动继电器是一种无触点开关．当电冰箱开始启动时．PTC元件温度低于居里温度．电阻值较小。一般只有20Ω左右，这时PTC元件处于“开”状态，相当于继电器闭合。在启动过程中．因电流大于正常工作电流的4～6倍，由于电流的热效应，使PTC元件的温度急剧上升。当温度升高到居里温度以上时．进入高阻状态。PTC元件实际上处于“关”状态。这时电流急剧减小为10~20mA的稳定电流，使启动绕组回路近乎断路状态。这种启动的无触点电弧、无噪声、启动性能可靠、对电压波动的适应性强、对压缩机的匹配范围较广等优点，并具有体积小、结构牢固、耐振动、耐冲击、安装方便、使用寿命长等特点。由于其通、断性能取决于自身的温度变化。所以在电冰箱停机后不能立即启动，_必须待其温度降到临界点以下才能重新启动，两次启动的时间间隔需要3～5min，否则，PTC仍处于接近高阻状态．启动绕组因没有足够大的电流流过而不能使电动机启动．运行绕组中却通过较大电流而使电动机发热，容易损坏电动机，此外，PTC元件本身需要消耗4w左右的功率，所以电路串接PTC元件后，电冰箱的耗电量会有所增加。

4．PTC启动器的好坏判定及处理。判断PTC启动器好坏的方法：将PTC启动器按如图3所示电路接好，把电源插头插入220v交流电源插座中，1~2s内照明灯亮，过10~15s照明灯变暗直至熄灭，可判断PTC启动器良好。如果通电后照明灯不亮或照明灯一直亮着不熄，说明该PTC启动器断路或失去了控制作用。为了确定上述判断的正确性．可将PTC启动器断开电源后，冷却3分钟后再插入电源，应重复上述现象。如用万用表检查，PTC启动器在常温(25℃左右)情况下，用R×1挡测量其电阻．阻值范围为10~50n，即为正常，如将其加热，随着温度的升高，PTC启动器的阻值应逐步升高的趋势．也为正常。PTC启动器受潮后。其阻值迅速下降，可将其放人烘箱内干燥处理，烘箱的温度控制在140～150℃，时间在3h左右即可。若PTC启动器破损．那是由于工作电流超过了它的额定电流．从而引起PTC发热而破损．这就只能更换PTC启动器