Alapvető PTC ismeretek

A PTC a pozitív hőmérsékleti együttható rövidítése, általában nagy pozitív hőmérsékleti együtthatóval rendelkező félvezető anyagokra vagy alkatrészekre utal. Általában, amikor a PTC-t említjük, akkor a pozitív hőmérsékleti együttható termisztorokra gondolunk, amelyek PTC termisztorokként ismertek. A PTC termisztorok olyan félvezető ellenállások, amelyek hőmérsékletérzékenyek, és amikor a hőmérséklet túllép egy bizonyos küszöböt (Curie-hőmérséklet), az ellenállásuk a hőmérséklet emelkedésével hirtelen megnő.

A kerámia anyagokat általában kiváló, nagy ellenállású szigetelőként használják. A kerámia PTC termisztorok bárium-titanátot használnak alapként, és más polikristályos kerámia anyagokkal adalékolják, ami alacsonyabb ellenállást és félvezető jellemzőket eredményez. Ezt egy magasabb vegyértékű kémiai elem szándékos adalékolásával érik el a kristály rácspontjaként. A rácsban lévő bárium- vagy titanát-ionok egy részét a magasabb vegyértékű ionok helyettesítik, így bizonyos számú szabad elektron keletkezik, amelyek hozzájárulnak az elektromos vezetőképességhez.

A PTC (Positive Temperature Coefficient) effektus, vagyis az ellenállás ugrásszerű növekedésének oka az anyag sok kis mikrokristályból álló szerveződésében rejlik. Ezeknek a kristályoknak a szemcsehatároknak nevezett határfelületein gátak képződnek, amelyek akadályozzák az elektronok mozgását a szomszédos régiókba. Ennek eredményeként az ellenállás nagy lesz. Ezt a hatást alacsony hőmérsékleten ellensúlyozza a nagy dielektromos állandó és a spontán polarizációs erősség a szemcsehatárokon, ami megakadályozza a gátak kialakulását és lehetővé teszi az elektronok szabad áramlását. Magas hőmérsékleten azonban a dielektromos állandó és a polarizációs szilárdság jelentősen csökken, ami az akadályok és az ellenállás meredek növekedését okozza, ami erős PTC hatást mutat.

Súlymérés és keverés: Az anyagokat, mint például a bárium-karbonátot, titán-dioxidot és egyéb adalékanyagokat pontosan lemérik és összekeverik, hogy elérjék a szükséges elektromos és termikus tulajdonságokat.

1. Nedves őrlés: A keveréket nedves őrlésnek vetik alá, hogy egységes pasztát képezzenek.

2. Kiszáradás és szárítás: A pasztát ezután dehidratáljuk és szárítjuk, hogy eltávolítsuk a felesleges nedvességet.

3. Száraz sajtolás: A szárított anyagot szárazon préselik különféle formákká, például korongokká, téglalapokká, gyűrűkké vagy méhsejt-szerkezetekké.

4. Szinterezés: A préselt nyersdarabokat magas hőmérsékleten (körülbelül 1400 fokon) szinterelik, hogy kerámia komponenseket képezzenek.

5. Elektródák alkalmazása: Elektródákat helyeznek a kerámia alkatrészek felületére, hogy vezetőképessé tegyék azokat.

6. Ellenállási szortírozás: Az alkatrészek ellenállási válogatáson esnek át, hogy osztályozzák őket ellenállási értékeik alapján.

7. Huzalkötés: A végtermék szerkezetétől függően huzalkötés történik az alkatrészek összekapcsolására.

8. Szigetelő tokozás: Az alkatrészeket a védelem érdekében szigetelőanyagba zárják.

9. Összeszerelés: Az alkatrészeket összeszereljük, és szükség esetén védőburkolatokba helyezzük.

10. Feszültségállóság tesztelése: Az összeszerelt PTC termisztorok feszültségállósági vizsgálaton esnek át az elektromos biztonságuk biztosítása érdekében.

11. Ellenállás tesztelése: A PTC termisztorok ellenállását ellenőrizzük teljesítményük ellenőrzésére.

12. Végső tesztelés: Átfogó tesztelést végeznek a PTC termisztorok általános működésének értékelésére.

13. Csomagolás: A tesztelt és jóváhagyott PTC termisztorok szállításhoz csomagolva vannak.

14. Tárolás: A csomagolt PTC termisztorokat megfelelő környezetben tárolják mindaddig, amíg szét nem kerülnek, vagy különféle alkalmazásokban felhasználják őket.

A PTC termisztorok hőmérsékletfüggő kapcsolatot mutatnak az ellenállás és a hőmérséklet között, amelyet általában ellenállás-hőmérséklet (RT) karakterisztikának neveznek. Az RT karakterisztika a PTC termisztor nulla teljesítményű ellenállásának a hőmérsékletétől való függését írja le, meghatározott feszültség mellett.

A nulla teljesítmény-ellenállás a PTC termisztor ellenállásértékére utal, amikor egy bizonyos hőmérsékleten, nagyon alacsony alkalmazott teljesítmény mellett mérik, olyan alacsony, hogy a teljesítménydisszipáció okozta ellenállásváltozás elhanyagolható. A névleges nulla teljesítményű ellenállás a 25 fokos környezeti hőmérsékleten mért értéket jelenti.

 

 

 

• Rmin: minimális ellenállás

• Tmin: Hőmérséklet Rmin-ben

• Rtc: Rmin 2-szerese

• Tc:

Az RT karakterisztika minőségét jellemző kulcsparaméter a hőmérsékleti együttható ( ), amely az RT görbe meredekségét tükrözi. A magasabb hőmérsékleti együttható ( ) azt jelzi, hogy a PTC termisztor érzékenyebb a hőmérséklet-változásokra, ami kifejezettebb PTC hatást eredményez. Más szóval, a magasabb hőmérsékleti együttható jobb teljesítményt és hosszabb élettartamot jelent a PTC termisztor számára.

A PTC termisztor hőmérsékleti együtthatója ( ) a hőmérsékletváltozás által okozott ellenállás relatív változása. A következő képlettel számítható ki:=(log(R2) - log(R1)) / (T2 - T1)

Általában T1-et Tc + 15 foknak, T2-t pedig Tc + 25 foknak vesszük, ahol Tc a PTC termisztor Curie-hőmérséklete.

 

VI Jellemző

 

A feszültség-áram (VI) karakterisztika, más néven áram-feszültség karakterisztikája vagy egyszerűen VI karakterisztikája, szemlélteti a feszültség és az áram közötti kölcsönös függőséget egy PTC termisztorban, amikor az elektromos terhelés hatására eléri a termikus egyensúlyt.

 

 

 

• Ik: Üzemi áram Vk rákapcsolt feszültségen

• Ir: maradékáram a Vmax alkalmazásakor

• Vmax: Maximális feszültség

• VN: Normál feszültség

• VD: Breakdown Voltage

A PTC termisztor VI karakterisztikája általában három részre osztható:

Lineáris régió (0-Vk): Ebben a tartományban a feszültség és az áram közötti kapcsolat Ohm törvényét követi, és nincs jelentős nemlineáris eltérés. Nem-működési tartománynak is nevezik, mivel a PTC termisztor ellenállása nem mutat észrevehető változást.

Átmeneti régió (Vk-Vmax): Ebben az átmeneti vagy kapcsolási tartományban ismert tartományban a PTC termisztor ellenállása gyors változáson megy keresztül az önmelegedés következtében. A feszültség növekedésével az áramerősség csökken, ami azt eredményezi, hogy a PTC termisztor kis ellenállású állapotból nagy ellenállású állapotba vált. Ezt a régiót cselekvési régiónak is nevezik.

Leállási régió (VD és magasabb): Ebben a tartományban, amelyet meghibásodási vagy kioldási tartománynak neveznek, az áramerősség a feszültség növekedésével nő. A PTC termisztor ellenállása exponenciálisan csökken, ami nagyobb áramerősséget eredményez a magasabb feszültségeknél. Ennek következtében a PTC termisztor hőmérséklete megemelkedik, ami az ellenállás további csökkenéséhez vezet. Végül ez termikus leállást vagy a PTC termisztor kioldását okozhatja.

A VI karakterisztikája fontos referencia a PTC termisztorok által biztosított túláramvédelemhez. Segít meghatározni a termisztor viselkedését különböző feszültség- és áramviszonyok között, hatékony védelmet biztosítva a túlzott áramáramlás ellen.

Az áram-idő karakterisztikája a PTC termisztor azon jellemzőire utal, ahol az áram idővel változik a feszültség alkalmazása során.

Amikor kezdetben feszültséget kapcsolunk a PTC termisztorra, az akkori áramot indítóáramnak nevezzük. Amint a PTC termisztor eléri a termikus egyensúlyt, a megmaradó áramot maradékáramnak nevezzük.

Egy bizonyos környezeti hőmérsékleten, amikor a PTC termisztorra kezdeti áramot vezetnek (biztosítva, hogy ez az üzemi áram), azt az időt, amíg az áram az indítóáram 50%-ára csökken, válaszidőnek vagy válaszidő-állandónak nevezzük. Az áram-idő karakterisztika fontos referencia a PTC termisztorok különféle alkalmazásainál, mint például az automatikus lemágnesezés, a késleltetett indítás és a túlterhelés elleni védelem.