PTC半導(dǎo)體陶瓷元件特性及應(yīng)用

　　PTC是一種具有正溫度系數(shù)的半導(dǎo)體陶瓷元件.其主要代表材料有鈦酸鋇系列.它是有機(jī)化合物.經(jīng)模壓、高溫?zé)Y(jié)而制作成各種形狀與規(guī)格的發(fā)熱元件。PTC元件在應(yīng)用時(shí)，只要在兩個(gè)片端加上交流或直流電源，就可以獲得額定的發(fā)熱溫度。

　　二、PTC的特性

　　以鈦酸鋇半導(dǎo)體陶瓷為例，其溫度與電阻率關(guān)系曲線如圖1所示。當(dāng)溫度在100℃以下時(shí).它呈現(xiàn)普通半導(dǎo)體特性.即當(dāng)導(dǎo)體溫度從起始升高一定值時(shí)，電阻下降，為負(fù)溫度系數(shù)。而當(dāng)溫度再升高到100℃以上的一段范圍內(nèi).其電阻隨著溫度升高而急劇上升幾個(gè)數(shù)量級(jí)。呈現(xiàn)強(qiáng)烈的正溫度系數(shù)特性。這正溫度系數(shù)特性的起始溫度稱為居里溫度，用tp表示，而稱上述阻抗異常變化的現(xiàn)象為PTC特性。PTC元件在實(shí)際制作過(guò)程中，還可通過(guò)制作工藝和添加材料上的差別來(lái)改變其居里溫度。例如：添加鍶(sr)、錫(Sn)，則居里溫度朝低溫移動(dòng);添加鉛(Pb)，則居里溫度朝高溫移動(dòng)。目前.PTC的居里溫度一般控制和選定在-20～300℃內(nèi)。

　　三、PTC電熱元件的應(yīng)用實(shí)例

　　1.PTC恒溫型電熨斗中的電熱元件為PTC元件它是由10片PTC元件并聯(lián)組成。由于采用了PTC電熱元件;該電熨斗突出優(yōu)點(diǎn)是：利用PTC元件特性.使電熱元件本身有自動(dòng)調(diào)溫控制功能：由于PTC元件的阻值僅與溫度有關(guān)，故受電源電壓波動(dòng)的影響小;使用**可靠，工作壽命長(zhǎng)。

　　2.PTC自動(dòng)恒溫式電飯鍋 由于用PTC元件替代了自動(dòng)恒溫式電飯鍋中的雙金屬恒溫控制開(kāi)關(guān).運(yùn)用PTC元件的正溫度系數(shù)特性來(lái)控制電飯鍋保溫過(guò)程中流過(guò)加熱器的電流，較方便地實(shí)現(xiàn)了電飯鍋的恒溫控制。該電飯鍋的突出特點(diǎn)就是恒溫控制精度高。使用壽命較長(zhǎng)。

　　3.PTC啟動(dòng)繼電器 為確保制冷壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)和**運(yùn)行.電冰箱都設(shè)置了啟動(dòng)和保護(hù)裝置。PTC啟動(dòng)繼電器就是控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)繞組和電源接通和斷開(kāi)的器件，如圖2所示。啟動(dòng)繼電器是一種無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān).當(dāng)電冰箱開(kāi)始啟動(dòng)時(shí).PTC元件溫度低于居里溫度.電阻值較小。一般只有20Ω左右，這時(shí)PTC元件處于“開(kāi)”狀態(tài)，相當(dāng)于繼電器閉合。在啟動(dòng)過(guò)程中.因電流大于正常工作電流的4～6倍，由于電流的熱效應(yīng)，使PTC元件的溫度急劇上升。當(dāng)溫度升高到居里溫度以上時(shí).進(jìn)入高阻狀態(tài)。PTC元件實(shí)際上處于“關(guān)”狀態(tài)。這時(shí)電流急劇減小為10~20mA的穩(wěn)定電流，使啟動(dòng)繞組回路近乎斷路狀態(tài)。這種啟動(dòng)的無(wú)觸點(diǎn)電弧、無(wú)噪聲、啟動(dòng)性能可靠、對(duì)電壓波動(dòng)的適應(yīng)性強(qiáng)、對(duì)壓縮機(jī)的匹配范圍較廣等優(yōu)點(diǎn)，并具有體積小、結(jié)構(gòu)牢固、耐振動(dòng)、耐沖擊、安裝方便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。由于其通、斷性能取決于自身的溫度變化。所以在電冰箱停機(jī)后不能立即啟動(dòng)，_必須待其溫度降到臨界點(diǎn)以下才能重新啟動(dòng)，兩次啟動(dòng)的時(shí)間間隔需要3～5min，否則，PTC仍處于接近高阻狀態(tài).啟動(dòng)繞組因沒(méi)有足夠大的電流流過(guò)而不能使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng).運(yùn)行繞組中卻通過(guò)較大電流而使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，容易損壞電動(dòng)機(jī)，此外，PTC元件本身需要消耗4w左右的功率，所以電路串接PTC元件后，電冰箱的耗電量會(huì)有所增加。

　　4.PTC啟動(dòng)器的好壞判定及處理。判斷PTC啟動(dòng)器好壞的方法：將PTC啟動(dòng)器按如圖3所示電路接好，把電源插頭插入220v交流電源插座中，1~2s內(nèi)照明燈亮，過(guò)10~15s照明燈變暗直至熄滅，可判斷PTC啟動(dòng)器良好。如果通電后照明燈不亮或照明燈一直亮著不熄，說(shuō)明該P(yáng)TC啟動(dòng)器斷路或失去了控制作用。為了確定上述判斷的正確性.可將PTC啟動(dòng)器斷開(kāi)電源后，冷卻3分鐘后再插入電源，應(yīng)重復(fù)上述現(xiàn)象。如用萬(wàn)用表檢查，PTC啟動(dòng)器在常溫(25℃左右)情況下，用R×1擋測(cè)量其電阻.阻值范圍為10~50n，即為正常，如將其加熱，隨著溫度的升高，PTC啟動(dòng)器的阻值應(yīng)逐步升高的趨勢(shì).也為正常。PTC啟動(dòng)器受潮后。其阻值迅速下降，可將其放人烘箱內(nèi)干燥處理，烘箱的溫度控制在140～150℃，時(shí)間在3h左右即可。若PTC啟動(dòng)器破損.那是由于工作電流超過(guò)了它的額定電流.從而引起PTC發(fā)熱而破損.這就只能更換PTC啟動(dòng)器