天津負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻原理

來源: 發(fā)布時(shí)間:2023-04-06

非線性PTC效應(yīng)經(jīng)過相變的材料會(huì)呈現(xiàn)出電阻沿狹窄溫度范圍內(nèi)急劇增加幾個(gè)至十幾個(gè)數(shù)量級(jí)的現(xiàn)象,即非線性PTC效應(yīng),相當(dāng)多種類型的導(dǎo)電聚合體會(huì)呈現(xiàn)出這種效應(yīng),如高分子PTC熱敏電阻。這些導(dǎo)電聚合體對(duì)于制造過電流保護(hù)裝置來說非常有用。高分子PTC熱敏電阻用于過流保護(hù),高分子PTC熱敏電阻又經(jīng)常被人們稱為自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(下面簡稱為熱敏電阻),由于具有獨(dú)特的正溫度系數(shù)電阻特性,因而極為適合用作過流保護(hù)器件。熱敏電阻的使用方法象普通保險(xiǎn)絲一樣,是串聯(lián)在電路中使用。負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻是指隨溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小、具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象和材料。天津負(fù)溫度系數(shù)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(nèi)鍛燒成致密的燒結(jié)陶瓷。氧連結(jié)金屬往往會(huì)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(dāng)溫度接近***零度時(shí),熱敏電阻型陶瓷才是這種情況。但是,當(dāng)溫度增加至較常見的范圍時(shí),熱激發(fā)會(huì)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(shí)適合寬溫度范圍內(nèi)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(duì)高的電阻,而形狀是薄而寬的則具有較低電阻。實(shí)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(dāng)通電時(shí),NTC熱敏電阻處于冷態(tài)狀態(tài),電阻值較大,通過吸收流經(jīng)電阻體的浪涌脈沖電流產(chǎn)生的熱量,將電流做功轉(zhuǎn)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(huì)上升,同時(shí)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(jīng)減小到非常小的程度,它消耗的功率已經(jīng)可以忽略不計(jì),不會(huì)對(duì)正常的工作電流造成影響。故用它來抑制電子設(shè)備開機(jī)的浪涌電流獲得***的應(yīng)用。

環(huán)境溫度對(duì)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(guān),因而其維持電流(ihold)、動(dòng)作電流(itrip)及動(dòng)作時(shí)間受環(huán)境溫度影響。當(dāng)環(huán)境溫度和電流處于a區(qū)時(shí),熱敏電阻發(fā)熱功率大于散熱功率而會(huì)動(dòng)作;當(dāng)環(huán)境溫度和電流處于b區(qū)時(shí)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(fù),因而可以重復(fù)多次使用。圖6為熱敏電阻動(dòng)作后,恢復(fù)過程中電阻隨時(shí)間變化的示意圖。電阻一般在十幾秒到幾十秒中即可恢復(fù)到初始值1.6倍左右的水平,此時(shí)熱敏電阻的維持電流已經(jīng)恢復(fù)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(fù)相對(duì)較快;而面積和厚度較大的熱敏電阻恢復(fù)相對(duì)較慢。PTC效應(yīng)即正溫度系數(shù)效應(yīng),*指此材料的電阻會(huì)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(duì)于某個(gè)型號(hào)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(yán)格要求的,這個(gè)值也與比較大額定電壓有關(guān)。開機(jī)浪涌是因?yàn)殡娙莩潆姰a(chǎn)生的,因此通常用給定電壓值下的允許接入的電容量,來評(píng)估功率型NTC熱敏電阻承受浪涌電流的能力。對(duì)于某一個(gè)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(jīng)確定了。功率型NTC熱敏電阻的焦耳能量計(jì)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(dòng)電流值決定了功率型NTC熱敏電阻的阻值。天津負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻原理

功率型NTC熱敏電阻的焦耳能量計(jì)算公式:E=1/2 CV2。天津負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻原理

BT=CT2+DT+E,上式中,C、D、E為常數(shù)。另外,因生產(chǎn)條件不同造成的B值的波動(dòng)會(huì)引起常數(shù)E發(fā)生變化,但常數(shù)C、D不變。因此,在探討B(tài)值的波動(dòng)量時(shí),只需考慮常數(shù)E即可。常數(shù)C、D、E的計(jì)算,常數(shù)C、D、E可由4點(diǎn)的(溫度、電阻值)數(shù)據(jù)(T0,R0).(T1,R1).(T2,R2)and(T3,R3),通過式3~6計(jì)算。首先由式樣3根據(jù)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(jì)算例:試根據(jù)電阻-溫度特性表,求25°C時(shí)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(jù)電阻-溫度特性表,求常數(shù)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(shù)值代入R=5exp{(BT1/T-1/298.15)},求R。*T:10+273.15~30+273.15。天津負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻原理

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