Cunoștințe de bază despre PTC

PTC este o abreviere pentru coeficient de temperatură pozitiv, referindu-se în general la materiale semiconductoare sau componente cu un coeficient de temperatură pozitiv mare. De obicei, când menționăm PTC, ne referim la termistori cu coeficient de temperatură pozitiv, cunoscuți în mod obișnuit ca termistori PTC. Termistorii PTC sunt un tip de rezistență semiconductoare cu sensibilitate la temperatură, iar atunci când temperatura depășește un anumit prag (temperatura Curie), rezistența lor crește brusc odată cu creșterea temperaturii.

Materialele ceramice sunt utilizate în mod obișnuit ca izolatori excelenți cu rezistență ridicată. Termistorii PTC ceramici sunt fabricați folosind titanat de bariu ca bază și dopați cu alte materiale ceramice policristaline, rezultând rezistență și caracteristici semiconductoare mai scăzute. Acest lucru se realizează prin doparea intenționată a unui element chimic cu o valență mai mare ca punct de rețea al cristalului. O parte din ionii de bariu sau ionii de titanat din rețea este înlocuită cu ionii cu valență mai mare, creând un anumit număr de electroni liberi care contribuie la conductibilitatea electrică.

Motivul efectului PTC (Coeficient de temperatură pozitiv), adică creșterea bruscă a rezistenței, constă în organizarea materialului, care constă din multe microcristale mici. La interfețele acestor cristale, cunoscute sub numele de granițe, se formează bariere, care împiedică mișcarea electronilor în regiunile adiacente. Ca urmare, rezistența devine mare. Acest efect este compensat la temperaturi scăzute datorită constantei dielectrice ridicate și rezistenței de polarizare spontană la granițele granulelor, care împiedică formarea de bariere și permit electronilor să curgă liber. Cu toate acestea, la temperaturi ridicate, constanta dielectrică și puterea de polarizare scad semnificativ, determinând creșterea bruscă a barierelor și a rezistenței, prezentând un efect PTC puternic.

Cântărire și amestecare: Materialele, cum ar fi carbonatul de bariu, dioxidul de titan și alți aditivi, sunt cântărite și amestecate cu precizie pentru a obține proprietățile electrice și termice necesare.

1. Măcinarea umedă: Amestecul este supus măcinarii umede pentru a forma o pastă uniformă.

2. Deshidratare și uscare: pasta este apoi deshidratată și uscată pentru a elimina excesul de umiditate.

3. Presare uscată: Materialul uscat este presat uscat în diferite forme, cum ar fi discuri, dreptunghiuri, inele sau structuri de tip fagure.

4. Sinterizare: semifabricatele presate sunt sinterizate la o temperatură ridicată (aproximativ 1400 de grade) pentru a forma componente ceramice.

5. Aplicarea electrozilor: Electrozii sunt aplicați pe suprafața componentelor ceramice pentru a le face conductoare.

6. Sortarea rezistenței: Componentele sunt supuse sortării rezistenței pentru a le clasifica pe baza valorilor lor de rezistență.

7. Lipirea sârmei: În funcție de structura produsului final, lipirea sârmei se realizează pentru conectarea componentelor.

8. Capsularea izolației: Componentele sunt închise în material izolator pentru protecție.

9. Asamblare: Componentele sunt asamblate, iar dacă este necesar, sunt așezate în carcase de protecție.

10. Testarea tensiunii de rezistență: termistoarele PTC asamblate sunt supuse testării tensiunii de rezistență pentru a asigura siguranța lor electrică.

11. Testarea rezistenței: Rezistența termistorilor PTC este verificată pentru a verifica performanța acestora.

12. Testarea finală: Se efectuează teste cuprinzătoare pentru a evalua funcționalitatea generală a termistorilor PTC.

13. Ambalare: Termistorii PTC testați și aprobati sunt ambalate pentru expediere.

14. Depozitare: Termistorii PTC ambalate sunt depozitați într-un mediu adecvat până când sunt distribuiti sau utilizați în diverse aplicații.

Termistorii PTC prezintă o relație dependentă de temperatură între rezistență și temperatură, cunoscută în mod obișnuit ca caracteristica rezistență-temperatură (RT). Caracteristica RT descrie dependența rezistenței de putere zero a termistorului PTC de temperatura acestuia, sub o tensiune specificată.

Rezistența de putere zero se referă la valoarea rezistenței termistorului PTC atunci când este măsurată la o anumită temperatură, cu o putere aplicată foarte scăzută, atât de scăzută încât modificarea rezistenței cauzată de disiparea puterii poate fi neglijată. Rezistența de putere nominală zero reprezintă valoarea măsurată la o temperatură ambientală de 25 de grade.

 

 

 

• Rmin: rezistență minimă

• Tmin: Temperatura în Rmin

• Rtc: 2 ori de Rmin

• Tc:

Parametrul cheie care caracterizează calitatea caracteristicii RT este coeficientul de temperatură ( ), care reflectă abruptul curbei RT. Un coeficient de temperatură mai mare ( ) indică faptul că termistorul PTC este mai sensibil la schimbările de temperatură, rezultând un efect PTC mai pronunțat. Cu alte cuvinte, un coeficient de temperatură mai mare înseamnă o performanță mai bună și o durată de viață mai lungă pentru termistorul PTC.

Coeficientul de temperatură ( ) al unui termistor PTC este definit ca modificarea relativă a rezistenței cauzată de o schimbare de temperatură. Poate fi calculat folosind formula:=(log(R2) - log(R1)) / (T2 - T1)

De obicei, T1 este luat ca Tc + 15 grad, iar T2 este luat ca Tc + 25 grad, unde Tc este temperatura Curie a termistorului PTC.

 

VI Caracteristică

 

Caracteristica tensiune-curent (VI), cunoscută și ca caracteristică curent-tensiune sau pur și simplu caracteristica VI, ilustrează interdependența dintre tensiune și curent într-un termistor PTC atunci când atinge echilibrul termic sub sarcină electrică.

 

 

 

• Ik: Curent de lucru la tensiunea aplicată Vk

• Ir: Curent rezidual când se aplică Vmax

• Vmax: Tensiune maximă

• VN: Tensiune normală

• VD: Tensiune de avarie

Caracteristica VI a unui termistor PTC poate fi, în general, împărțită în trei regiuni:

Regiunea liniară (0-Vk): în această regiune, relația dintre tensiune și curent urmează legea lui Ohm și nu există o variație neliniară semnificativă. Este cunoscută și sub denumirea de regiune fără acțiune, deoarece termistorul PTC nu prezintă modificări vizibile în rezistența sa.

Regiunea de tranziție (Vk-Vmax): În această regiune, cunoscută sub numele de regiune de tranziție sau de comutare, rezistența termistorului PTC suferă o schimbare rapidă datorită auto-încălzirii. Pe măsură ce tensiunea crește, curentul scade, ceea ce duce la trecerea termistorului PTC de la o stare de rezistență scăzută la o stare de rezistență ridicată. Această regiune este denumită și regiune de acțiune.

Regiunea de defecțiune (VD și mai sus): În această regiune, cunoscută sub numele de regiune de defecțiune sau de declanșare, curentul crește odată cu creșterea tensiunii. Rezistența termistorului PTC prezintă o scădere exponențială, rezultând curenți mai mari pentru tensiuni mai mari. În consecință, temperatura termistorului PTC crește, ceea ce duce la o scădere suplimentară a rezistenței. În cele din urmă, acest lucru poate cauza defectarea termică sau declanșarea termistorului PTC.

Caracteristica VI este o referință importantă pentru protecția la supracurent furnizată de termistorii PTC. Ajută la determinarea comportamentului termistorului în diferite condiții de tensiune și curent, asigurând o protecție eficientă împotriva fluxului excesiv de curent.

Caracteristica curent-timp se referă la caracteristica unui termistor PTC în care curentul se modifică în timp în timpul aplicării tensiunii.

Când tensiunea este aplicată inițial la termistorul PTC, curentul din acel moment se numește curent de pornire. Pe măsură ce termistorul PTC atinge echilibrul termic, curentul care rămâne este denumit curent rezidual.

La o anumită temperatură ambientală, atunci când un curent inițial (asigurându-se că este curentul de funcționare) este aplicat termistorului PTC, timpul necesar pentru ca curentul să scadă la 50% din curentul de pornire se numește timp de răspuns sau constantă de timp de răspuns. Caracteristica curent-timp este o referință importantă pentru diverse aplicații ale termistorilor PTC, cum ar fi demagnetizarea automată, pornirea întârziată și protecția la suprasarcină.