PTC中的物理学知识

PTC是英文Positive Temperature Coefficient 的字头缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数的热敏电阻；与PTC相对应的是Negative Temperature Coefficient，负温度系数的热敏电阻，又叫NTC，它的特性与PTC正好相反，即超过一定的温度时, 它的电阻值会随着温度的升高而下降。
      PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，它经过特殊的工艺研制而成，当低于居里温度时, 它的电阻值将不随着温度的升高而发生明显的变化；一旦超过居里温度时, 它的电阻值将随着温度的升高呈阶跃性的迅速增高. 其电阻值的变化相对于温度的变化不成正比，是非线性关系，又称为非线性热敏电阻，当热量散发出去，它的电阻值有恢复到原始的状态，我们利用PTC的这个特性，可以研制并生产出不同使用条件下的过流保护器件，也叫做可恢复保险丝，使用时PTC不分极性，与负载串联。

这里面会遇到以下3个基本的物理学定律：

1、欧姆定律：I=U/R

2、焦耳定律：Q＝0.24ZI薛2YRYt

3、电功率：P ＝ UVI ＝I夏2UR

 

由欧姆定律可知，当施加在负载两端的电压U保持不变时，整个回路的工作电流I，与回路的电阻值R成反比，这个电阻值R越大，电流I将会越小。

由焦耳定律可知，电流流过一个导体产生的热量Q，与电流I的平方成正比，当回路的电流I只要增加一点，产生的热量Q将急剧增加，一旦PTC内部累积的热量到达它动作所需要的温度，PTC内部的导电通路将局部融化或断裂，于是立刻呈现出很高的电阻值，从而将整个回路的电流限制在一个很小的范围内。

由电功率的公式可知，在PTC发生保护的情况下，此刻：

P输入＝PRt+ PRL。

式中：P输入：电源的输入功率

PRt：PTC承受的功率

PRL：负载获得的功率

由于可恢复保险丝发生保护动作以后，Rt>>RL

式中：Rt：PTC的电阻值

RL：负载的等效电阻值

 

虽然流过二者的电流完全一致，但：

PRt （＝I谭2RRt）  >>  PRL（＝I钱2DRL）

 故：电源输入的功率，几乎都由PTC来承担了，负载不再能够获得电功率，从而达到了保护负载的目的。

 

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