非線性PTC效應經過相變的材料會呈現出電阻沿狹窄溫度范圍內急劇增加幾個至十幾個數量級的現象,即非線性PTC效應,相當多種類型的導電聚合體會呈現出這種效應,如高分子PTC熱敏電阻。這些導電聚合體對于制造過電流保護裝置來說非常有用。高分子PTC熱敏電阻用于過流保護,高分子PTC熱敏電阻又經常被人們稱為自恢復保險絲(下面簡稱為熱敏電阻),由于具有獨特的正溫度系數電阻特性,因而極為適合用作過流保護器件。熱敏電阻的使用方法象普通保險絲一樣,是串聯在電路中使用。負溫度系數(NTC)熱敏電阻是指隨溫度上升電阻呈指數關系減小、具有負溫度系數的熱敏電阻現象和材料。天津負溫度系數熱敏電阻原理
NTC溫度傳感器通常由2或3種金屬氧化物組成,混合在類似流體的粘土中,并在高溫爐內鍛燒成致密的燒結陶瓷。氧連結金屬往往會提供自由電子。陶瓷通常是極好的絕緣體。但只有在理論上,當溫度接近***零度時,熱敏電阻型陶瓷才是這種情況。但是,當溫度增加至較常見的范圍時,熱激發(fā)會拋出越來越多的自由電子。隨著許多電子載流通過陶瓷,有效阻值則降低。電阻隨溫度的變化極為靈敏。典型變化為每攝氏度減少(-)7[%]至3[%]。這時適合寬溫度范圍內使用的任何傳感器來說是**靈敏的。額定室溫電阻取決于基本材料的電阻率,大小和幾何形狀,以及電極的接觸面積。厚而窄的熱敏電阻具有相對高的電阻,而形狀是薄而寬的則具有較低電阻。實際尺寸也十分靈活,它們可小至.010英寸或很小的直徑。比較大尺寸幾乎沒有限制,但通常適用半英寸以下。吉林溫度傳感型熱敏電阻廠家NTC是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料, 采用陶瓷工藝制造而成的。
功率型NTC熱敏電阻用于抑制浪涌電流,當通電時,NTC熱敏電阻處于冷態(tài)狀態(tài),電阻值較大,通過吸收流經電阻體的浪涌脈沖電流產生的熱量,將電流做功轉換成熱能,在浪涌脈沖電流和工作電流的雙重作用下,NTC熱敏電阻溫度就會上升,同時電阻值急劇下降。在完成抑制浪涌電流作用以后,由于通過其電流(穩(wěn)態(tài)電流)的持續(xù)作用,其自身的阻值(殘留阻值)已經減小到非常小的程度,它消耗的功率已經可以忽略不計,不會對正常的工作電流造成影響。故用它來抑制電子設備開機的浪涌電流獲得***的應用。
環(huán)境溫度對高分子PTC熱敏電阻的影響高分子PTC熱敏電阻是一種直熱式、階躍型熱敏電阻,其電阻變化過程與自身的發(fā)熱和散熱情況有關,因而其維持電流(ihold)、動作電流(itrip)及動作時間受環(huán)境溫度影響。當環(huán)境溫度和電流處于a區(qū)時,熱敏電阻發(fā)熱功率大于散熱功率而會動作;當環(huán)境溫度和電流處于b區(qū)時發(fā)熱功率小于散熱功率,高分子PTC熱敏電阻由于電阻可恢復,因而可以重復多次使用。圖6為熱敏電阻動作后,恢復過程中電阻隨時間變化的示意圖。電阻一般在十幾秒到幾十秒中即可恢復到初始值1.6倍左右的水平,此時熱敏電阻的維持電流已經恢復到額定值,可以再次使用了。面積和厚度較小的熱敏電阻恢復相對較快;而面積和厚度較大的熱敏電阻恢復相對較慢。PTC效應即正溫度系數效應,*指此材料的電阻會隨溫度的升高而增加。
功率型NTC熱敏電阻比較大允許電容(焦耳能量)的選擇。對于某個型號的功率型NTC熱敏電阻來說,允許接入的濾波電容的大小是有嚴格要求的,這個值也與比較大額定電壓有關。開機浪涌是因為電容充電產生的,因此通常用給定電壓值下的允許接入的電容量,來評估功率型NTC熱敏電阻承受浪涌電流的能力。對于某一個具體的功率型NTC熱敏電阻來說,所能承受的比較大焦耳能量已經確定了。功率型NTC熱敏電阻的焦耳能量計算公式:E=1/2CV2。從上面的公式可以看出,其允許的接入的電容值與額定電壓的平方成反比。簡單來說,就是輸入電壓越大,允許接入的比較大電容值就越小,反之亦然。電路允許的比較大啟動電流值決定了功率型NTC熱敏電阻的阻值。天津負溫度系數熱敏電阻原理
功率型NTC熱敏電阻的焦耳能量計算公式:E=1/2 CV2。天津負溫度系數熱敏電阻原理
BT=CT2+DT+E,上式中,C、D、E為常數。另外,因生產條件不同造成的B值的波動會引起常數E發(fā)生變化,但常數C、D不變。因此,在探討B(tài)值的波動量時,只需考慮常數E即可。常數C、D、E的計算,常數C、D、E可由4點的(溫度、電阻值)數據(T0,R0).(T1,R1).(T2,R2)and(T3,R3),通過式3~6計算。首先由式樣3根據T0和T1,T2,T3的電阻值求出B1,B2,B3,然后代入以下各式樣。電阻值計算例:試根據電阻-溫度特性表,求25°C時的電阻值為5(kΩ),B值偏差為50(K)的熱敏電阻在10°C~30°C的電阻值。步驟(1)根據電阻-溫度特性表,求常數C、D、E。To=25+273.15T1=10+273.15T2=20+273.15T3=30+273.15(2)代入BT=CT2+DT+E+50,求BT。(3)將數值代入R=5exp{(BT1/T-1/298.15)},求R。*T:10+273.15~30+273.15。天津負溫度系數熱敏電阻原理
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