ptc热敏电阻的工作原理

ptc热敏电阻的工作原理以下是关于PTC热敏电阻的工作原理的详细解释，并辅以案例讲解。一、PTC热敏电阻的工作原理PTC热敏电阻，即正温度系数热敏电阻（PositiveTemperatureCoefficientThermistor），是一种电阻值随温度升高而增加的热敏电阻。其工作原理主要基于材料特性的变化，具体表现在以下几个方面：1.材料特性PTC热敏电阻的材料在低温下具有较高的电导率，电子可以自由运动，电流能够较容易地通过。然而，当环境温度升高并达到材料的Curie温度（也称为居里温度）时，材料的电导率会开始急剧下降。这是因为随着温度的升高，材料中的半导体粒子受到热激发，电荷载流子密度剧增，同时能带结构也发生改变，导致电流通过材料时的阻力大大增加，从而使电阻值上升。2.半导体粒子与能带结构PTC热敏电阻的正温度系数特性是由于材料中的半导体粒子在高温下受到热激发而发生电荷载流子密度剧增以及能带结构的改变所导致的。当温度升高时，半导体粒子中的价电子获得足够的能量跃迁到导带，成为自由电子，同时空穴也相应增加。这些自由电子和空穴在电场作用下定向移动，形成电流。然而，随着温度的进一步升高，材料内部的散射作用增强，导致电子和空穴的运动受到阻碍，电阻值增大。3.晶体粒子界面的影响在晶体与晶体之间存在的晶体粒子界面上，当温度较低时，由于内电场的作用，导电电子可以较容易地越过粒子界面，电阻值较小。然而，当温度升高时，内电场会受到破坏，导电电子很难越过粒子界面，电阻值就会上升。这种界面效应也是PTC热敏电阻电阻值随温度升高而增加的原因之一。二、PTC热敏电阻的应用案例案例一：过流保护与过温保护PTC热敏电阻通常使用于过流保护、过温保护等电路中。当电路中电流或温度超过设定值时，PTC热敏电阻的电阻值迅速上升，从而起到保护电路的作用。应用场景：在电源供应器、电动机控制器等电子设备中，为了防止因电流过大或温度过高而导致的设备损坏，通常会使用PTC热敏电阻进行保护。当电路中的电流或温度超过设定值时，PTC热敏电阻的电阻值会迅速增加，从而限制电流或降低温度，保护电路和设备的安全运行。工作原理：当电路中的电流或温度升高时，PTC热敏电阻的电阻值随之增加。由于电阻的增加，电路中的电流会受到限制，从而防止电流过大导致的设备损坏。同时，电阻的增加也会使电路中的温度升高速度减缓，从而起到过温保护的作用。案例二：加热类PTC陶瓷元件作为加热类的PTC陶瓷元件，PTC热敏电阻是一种温度自控的发热体，大量用于暖风机、电吹风、电蚊香、电熨斗等需要保持恒定温度的电器上。应用场景：在暖风机、电吹风等加热类电器中，PTC热敏电阻作为发热体使用。通过控制PTC热敏电阻的电阻值，可以实现对电器加热功率的调节和温度的控制。工作原理：在低温下，PTC热敏电阻的电阻值较小，电流容易通过，发热功率较大。随着温度的升高，PTC热敏电阻的电阻值逐渐增加，电流受到限制，发热功率减小。当温度达到设定值时，PTC热敏电阻的电阻值达到最大值，此时电流几乎为零，发热功率也为零，从而实现对电器温度的恒定控制。案例三：电池短路及发热保护PTC热敏电阻也适用于手提电脑及手机中的锂离子电池和镍氢电池的短路及发热保护。应用场景：在手机、笔记本电脑等便携式电子设备中，为了保护电池免受短路和过热的影响，通常会使用PTC热敏电阻进行保护。当电池发生短路或过热时，PTC热敏电阻的电阻值会迅速增加，从而限制电流或降低温度，保护电池的安全运行。工作原理：当电池发生短路或过热时，电池内部的温度会迅速升高。由于PTC热敏电阻的电阻值随温度升高而增加的特性，当电池温度达到设定值时，PTC热敏电阻的电阻值会迅速增加。这会导致电池内部的电流受到限制，从而防止电池因短路或过热而损坏。同时，电阻的增加也会使电池内部的温度升高速度减缓，从而起到过热保护的作用。案例四：电视机消磁电路附着在显像管上的消磁线圈与PTCR串联组成消磁电路。刚开机时，PTCR冷电阻很小（约为12\~18Ω），流过消磁线圈的50Hz电流很大，产生很强的交变磁场，电流同时也流过PTCR，使其温度上升，其阻值在几秒内迅速增大，电流逐渐减小，呈衰减波形，磁场逐渐减弱起到消磁的作用。应用场景：在彩色电视机中，为了防止显像管因受到地磁场或机内、外杂散磁场的影响而导致图像色彩出现异常，通常会设置自动消磁电路。PTC热敏电阻作为消磁电路的重要组成部分，起到控制消磁电流和磁场强度的作用。工作原理：刚开机时，PTC热敏电阻的冷电阻很小，流过消磁线圈的电流很大，产生很强的交变磁场。随着电流的流过，PTC热敏电阻的温度逐渐升高，电阻值也随之增加。由于电阻的增加，流过消磁线圈的电流逐渐减小，磁场强度也逐渐减弱。这样，在几秒钟内，PTC热敏电阻的电阻值迅速增大到最大值，此时流过消磁线圈的电流几乎为零，磁场强度也几乎为零。这样，就实现了对显像管的自动消磁作用。三、总结PTC热敏电阻是一种具有正温度系数特性