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钛酸钡半导瓷的PTC效应起因于粒界(晶粒间界).对于导电电子来说,晶粒间界面相当于一个势垒.当温度低时,由于钛酸钡内电场的作用,导致电子极容易越过势垒,则电阻值较小.当温度升高到居里点温度(即临界温度)附近时,内电场受到破坏,它不能帮助导电电子越过势垒.这相当于势垒升高,电阻值突然增大,产生PTC效应.钛酸钡半导瓷的PTC效应的物理模型有海望表面势垒模型、丹尼尔斯等人的钡缺位模型和叠加势垒模型,它们分别从不同方面对PTC效应作出了合理解释.
应用热敏电阻器时,必须对它的几个比较重要的参数进行测试。一般来说,陶瓷棒电阻印刷,热敏电阻器对温度的敏感性高,所以不宜用表来测量它的阻值。这是因为万用表的工作电流比较大,流过热敏电阻器时会发热而使阻值改变。但用万用表也可简易判断热敏电阻器能否工作,具体热敏电阻器的检测方法如下:
将万用表拨到欧姆挡(视标称电阻值确定挡位),用鳄鱼夹代替表笔分别夹住热敏电阻器的两个引脚,记下此时的阻值;然后用手捏住热敏电阻器,观察万用表示数,此时会看到显示的数据(指针会慢慢移动)随着温度的升高而改变,这表明电阻值在逐渐改变(负温度系数热敏电阻器阻值会变小,正温度系数热敏电阻器阻值会变大)。当阻值改变到一定数值时,显示数据会(指针)逐渐稳定。若环境温度接近体温,则采用这种方法就不灵。这时可用电烙铁或者开水杯靠近或紧贴热敏电阻器进行加热,同样会看到阻值改变。这样,则可证明这只温度系数热敏电阻器是好的。
当电路正常工作时,热敏电阻温度与室温相近、电阻很小,串联在电路中不会阻碍电流通过;而当电路因故障而出现过电流时,热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升,当温度超过开关温度(ts,见图1)时,电阻瞬间会剧增,回路中的电流迅速减小到安全值.为热敏电阻对交流电路保护过程中电流的变化示意图。热敏电阻动作后,电路中电流有了大幅度的降低,图中t为热敏电阻的动作时间。由于高分子ptc热敏电阻的可设计性好,可通过改变自身的开关温度(ts)来调节其对温度的敏感程度,因而可同时起到过温保护和过流保护两种作用,如kt16-1700dl规格热敏电阻由于动作温度很低,因而适用于锂离子电池和镍氢电池的过流及过温保护。环境温度对高分子ptc热敏电阻的影响 高分子ptc热敏电阻是一种直热式、阶跃型热敏电阻,其电阻变化过程与自身的发热和散热情况有关,因而其维持电流(ihold)、动作电流(itrip)及动作时间受环境温度影响。当环境温度和电流处于a区时,热敏电阻发热功率大于散热功率而会动作;当环境温度和电流处于b区时发热功率小于散热功率,高分子ptc热敏电阻由于电阻可恢复,因而可以重复多次使用。图6为热敏电阻动作后,恢复过程中电阻随时间变化的示意图。电阻一般在十几秒到几十秒中即可恢复到初始值1.6倍左右的水平,此时热敏电阻的维持电流已经恢复到额定值,可以再次使用了。面积和厚度较小的热敏电阻恢复相对较快;而面积和厚度较大的热敏电阻恢复相对较慢。
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