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PTC热敏电阻经典应用
PTC热敏电阻
PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件.通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻.PTC热敏电 阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高.
陶瓷材料通常用作高电阻的优良绝缘体，而陶瓷PTC热敏电阻是以钛酸钡为基，掺杂其它的多晶陶瓷材料制造的，具有较低的电阻及半导特性.通过有目的的掺杂 一种化学价较高的材料作为晶体的点阵元来
达到的：在晶格中钡离子或钛酸盐离子的一部分被较高价的离子所替代，因而得到了一定数量产生导电性的自由电子.对 于PTC热敏电阻效应，也就是电阻值阶跃增高的原因，在于材料组织是由许多小的微晶构成的，在晶粒的界面上，即所谓的晶粒边界(晶界)上形成势垒，阻碍电 子越界进入到相邻区域中去，因此而产生高的电阻.这种效应在温度低时被抵消: 在晶界上高的介电常数和自发的极化强度在低温时阻碍了势垒的形
成并使电子可以自由地流动.而这种效应在高温时，介电常数和极化强度大幅度地降低，导致势垒 及电阻大幅度地增高，呈现出强烈的PTC效应.
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PTC热敏电阻与温度的依赖关系（R-T特性）
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电 阻-温度特性通常简称为阻温特性，指在规定的电压下，PTC热敏电阻零功率电阻与电阻体温度之间的依赖关系。零功率电阻，是指在某一温度下测量PTC热敏 电阻值时，加在PTC热敏电阻上的功耗极低，低到因其功耗引起的PTC热敏电阻的阻值变化可以忽略不计.额定零功率电阻指环境温度25℃条件下测得的零功 率电阻值.
表征阻温特性好坏的重要参数是温度系数α ，反映的是阻温特性曲线的陡峭程度。温度系数α越大,PTC热敏电阻对温度变化的反应就越灵敏，即PTC效应越显著，其相应的PTC热敏电阻的性能也就越 好，使用寿命就越长。PTC热敏电阻的温度系数定义为温度变化导致的电阻的相对变化. α =
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(lgR2-lgR1)/(T2-T1)一般情况下，T1取Tc+15℃, T2取Tc+25℃来计算温度系数。
R min : 最小电阻 , T min: R min时的温度, RT c : 2倍R min, T c : 居里温度
电压和电流的关系（V-I特性）
电压-电流特性简称伏安特性，它展示了PTC热敏电阻在加电气负载达到热平衡的情况下，电压与电流的相互依赖关系。
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PTC热敏电阻的伏安特性大致可分为三个区域：
在0-Vk之间的区域称为线性区，此间的电压和电流的关系基本符合欧姆定律，不产生明显的非线性变化，也称不动作区。在Vk-Vmax之间的区域称为跃变 区，此时由于PTC热敏电阻的自热升温，电阻值产生跃变，电流随着电压的上升而下降，所以此区也称动作区。在VD以上的区域称为击穿区，此时电流随着电压 的上升而上升， PTC热敏电阻的阻值呈指数型下降，于是电压越高，电流越大，PTC热敏电阻的温度越高，阻值越低，很快导致PTC热敏电阻的热击穿。伏安特性是过载保护 PTC热敏电阻的重要参考特性。 电流和时间的关系（I-t特性）
电流-时间特性是指PTC热敏电阻在施加电压的过程中，电流随时间变化的特性。开始加电瞬间的电流称为起始电流，达到热平衡时的电流称为残余电流。
一定环境温度下，给PTC热敏电阻加一个起始电流(保证是动作电流)，通过PTC热敏电阻的电流降低到起始电流的50%时经历的时间就是动作时间.电流-时间特性是自动消磁PTC热敏电阻、延时启动PTC热敏电阻、过载保护PTC热敏电阻的重要参考特性。
应用一晶体管温度补偿电路
晶体管的主要参数，如电流放大倍数、基极-发射极电压、集电极电流等，都与环境温度密切相关。因此，在晶体管电路中需要采取必要的温度补偿措施，才能获得较高的稳定性和较宽的使用环境温度范围。 采用NTC热敏电阻器的晶体管温度补偿电路，普遍存在高温（一般在50℃以上）补偿不足、输
入阻抗
随温度升高而下降，功耗较大等缺点。PTC热敏电阻 晶体管温度补偿电路能克服上述缺点，扩大晶体管使用环境温度范围。
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图(a)(b)(c) 为三种不同接法的晶体管基本补偿电路，适用于不同的晶体管及工作电流，以求保证在较宽的温度范围内的最佳补偿效果。此外，图2.1.1(b)和图 2.1.1(c)除有稳定工作电流的作用外， 还兼有过热过流保护的功能，即当电流或环境温度超过设定值时，RT阻值剧增，从而使使晶体管截止。
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图中为采用PTC热敏电阻的晶体管放大电路。 图中RT为25℃时阻值180Ω的PTC热敏电阻，当环境温度变化时，其阻值随之变化使晶体管发射极电压呈反向变化，从而使集电极电流保持稳定。
应用二 测温控温电路
本测温控温电路适用于家用空调、电热取暖器、恒温箱、温床育苗、人工孵化、农牧科研等电热设备。 其使用温度范围是0~50℃，测控温精度为±（0.2~0.5）℃.
2.2.1 原理电路
本测温控温电路由温度检测、显示、设定及控制等部分组成，见图2.2.1。图中D1~D4为单电源四运放器LM324的四个单独的运算放大器。 RT1~RTn为PTC感温探头，其用量取决于被测对象的容积。 RP1用于对微安表调零，RP2用于调节D2的输出使微安表指满度。S为转换开关。
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由RT检测到的温度信息， 输入D1的反馈回路。 该信息既作为D2的输入信号， 经D2放大后通过微安表显示被测温度；又作为比较器D4的同相输入信号，与D3输出的设定基准信号，构成D4的差模输入电压。
当被控对象的实际温度低于由RP3预设的温度时，RT的阻值较小，此时D4同相输入电压的绝对值小于反相输入电压的绝对值，于是D4输出为高电位，从而使晶体管V饱和导通， 继电器K得电吸合常开触点JK，负载RL由市电供电，对被控物进行加热。
怀素书法当被控对象的实际温度升到预设值时， D4同相输入电压的绝对值大于反相输入电压的绝对值， D4的输出为低电位，从而导致V截止，K失电释放触点JK至常开，市电停止向RL供电，被控物进入恒温阶段。 如此反复运行，达到预设的控温目的。
2.2.2 主要元器件选择
本测温控温电路选用PTC热敏电阻为感温元件，该元件在0℃时的电阻值为264Ω， 制作成温度传感器探测头，按图2.2.2线化处理后封装于护套内，其电阻-温度特性见图2.2.3.
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线化后的PTC热 敏电阻感温探头具有良好的线性，其平均灵敏度达16Ω/℃左右。 如果采用数模转换网络、与非门电路及数码显示器， 替代本电路的微安表显示器，很容易实现远距离多点集中的遥测。继电器
的选型取决于负载功率。为便于调节，RP1~RP4选用线性带锁紧机构的微调电位器。
2.2.3 安装与调试
调试工作主要是调整指示器的零点和满度指示。 先将S接通R0，调节RP1使微安表指零，于此同时，调节RP4使其阻值与RP1相同，以保持D1与D4的对称性。然后将S接通R1， 调节RP2使微安表指满度。最后，按RT的标准阻-温曲线， 将RP3调到与设定温度相应的阻值，即可投入使用。
应用三过热保护电路
生产中所用的自动车床、电热烘箱、球磨机等连续运转的机电设备，以及其它无人值守的设备， 因为电机过热或温控器失灵造成的事故时有发生，需要采取相应的保安措施。PTC热敏电阻过热保护电路能够方便、有效地预防上述事故的发生 。
2.3.1 原理电路
图2.3.1是以电机过热保护为例，由PTC热敏电阻和施密特电路构成的控制电路。图中，RT1、RT2、RT3为三只特性一致的阶跃型PTC热敏电阻 器，它们分别埋设在电机定子的绕组里。 正常情况下，PTC热敏电阻器处于常温状态，它们的总电阻值小于1KΩ。此时，V1截止，V2导通，继电器K得电吸合常开触点，电机由市电供电运转。
当电机因故障局部过热时，只要有一只PTC热敏电阻受热超过预设温度时，其阻值就会超过10KΩ以上。 于是V1导通、V2截止，VD2显示红色报警，K失电释放，电机停止运转，达到保护目的。
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2.3.2 主要元器件选择
PTC热敏电阻的选型取决于电机的绝缘等级。通常按比电机绝缘等级相对应的极限温度低40℃左右的范围选择PTC热敏电阻的居里温度。例如，对于B1级绝缘的电机，其极限温度为130℃，应当选居里温度90℃的PTC热敏电阻。***（参数表 ? 过热保护用PTC热敏电阻）
继电器K的选择取决于电机的容量，图2.3.1中的是JRX-13F，触点负载0.5A，适合小型电机。RP应选带锁紧机构的电位器。
2.3.3 安装与调试
推荐的安装方式是将PTC热敏电阻分别埋设在电机定子的绕组里。 调试方法是：将PTC热敏电阻置于恒温箱中，设定温度为TK，调节RP使PTC热敏电阻在TK-5℃时，VD2不亮，K不动作；在TK+5℃时，VD2灯亮，K动作。锁紧RP即可。
应用四 轴温过热保护电路
长期连续运转的机电设备都离不开轴承、轴瓦。因轴温过热引起的故障时有发生。采用轴温过热保护电路可以有效地防止恶性事故的发生。
2.10.1 原理电路
图2.10.1是轴温过热保护电路原理图。在正常情况下，调节RP1使Ui<Uc/3，于是IC输出为高电位，K不动作常闭触点得到维持。随着轴温的升高，RT受热阻值增大，导致Ui≥2Uc/3，位置7的输出由高电位翻转为低电位。于是K得电拉开常闭触点，切断运转设备的电源，使轴承或轴瓦得到保护。
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2.10.2 主要元器件选择
PTC热敏电阻RT是轴温过热保护电路的关键元件，该元件的常温电阻值≤500Ω。PTC热敏电阻器密封在里面，并保证与外壳有良好的热传导及电绝缘。
2.10.3 安装与调试
PTC热敏电阻探头紧固在易于发热超温的部位，使其头部与被控对象接触良好，建议在空隙处填充导热硅脂，以改善热传导条件。
应用五 液位控制电路
现有的金属电极型液位监控器，由于检测信号是液位和液质的函数，因此它的应用范围受到一定限制。本液位控制电路是以PTC热敏电阻作为液位传感元件，配备适当的护套可以用于各类液体的液位控制。
2.17.1 原理电路
本液位控制电路 由检测、控制及执行机构组成。其工作原理如图2.17.1.图中，CW140为三端固定稳压集成块（输入电路略）；两只PTC热敏电阻（RT1、RT2） 与R1、R2组成桥式液位检测电路；TWH8778
自贡有什么好吃的电子开关与继电器K组成控制电路；由光电耦合器4N25提供触发信号；K的触点Jk与电磁阀组成执行电 路。 在正常情况下，RT1、RT2均处于液体中，电桥平衡Uab为零，于是4N25截止，TWH8778及K不动作，触点Jk常开，DF-1关闭。当液位下降到使RT1露出液面时，PTC热敏电阻阻值迅速增大，
于是电桥失去平衡，4N25导通，并触发⑤使TWH8778导通，K得电吸合Jk，DF-1开启向储液罐补充液体。当液位上升到使RT1浸入液体时，其阻值迅速减小，电桥自动平衡，4N25截止，K失电释放Jk，DF-1关闭，停止输入液体。
