半导体陶瓷元件特性及应用.pdf

半导体陶瓷元件特性及应用半导体陶瓷元件特性及应用 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 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 锡 则居里温 度朝低温移动 添加铅 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 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 PTC启动继电器 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20 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