热敏电阻材料与应用.pptVIP

第七章热敏电阻材料与应用 敏感陶瓷是某些传感器中的关键材料，用于制作敏感元件，敏感陶瓷多属于半导体陶瓷，是继单晶半导体材料之后，又一类新型多晶半导体电子陶瓷。 敏感陶瓷是根据某些陶瓷的电阻率、电动势等物理量对热、湿、光、电压及某些气体，某种离子的变化特别敏感这一特性，按其相应的特性，可把这些材料分别称为热敏、湿敏、光敏、压敏、气敏及离子敏感陶瓷。 * * 第七章热敏电阻材料与应用 热敏陶瓷是半导体陶瓷材料中的一类，其电阻率约为10-4~107?.cm。 陶瓷材料可以通过掺杂或者使化学计量比偏离而造成晶格缺陷等方法获得半导性。 半导体陶瓷的共同特点是：它们的导电性随环境而变化，利用这一特性，可制成各种不同类型的陶瓷敏感器件，如热敏、气敏、湿敏、压敏、光敏器件等。 热敏陶瓷 thermistor ceramics 热敏陶瓷是指对温度变化敏感的陶瓷材料。 热敏陶瓷 热敏电容 热敏电阻 热释电材料 正温度系数热敏电阻 （BaTiO3半导体瓷） 负温度系数热敏电阻 （MnCoNi半导体瓷） 热敏电阻是一种电阻值随温度变化的电阻元件。 电阻值随温度升高而增加的称为正温度系数（PTC）热敏电阻 电阻值随温度升高而减小的称为负温度系数（NTC）热敏电阻 热敏半导体陶瓷材料就是利用它的电阻、磁性、介电性等性质随温度而变化，用它作成的器件可作为温度的测定、线路温度补偿及稳频等，且具有灵敏度高、稳定性好、制造工艺简单及价格便宜等特点。 按照热敏陶瓷的电阻-温度特性，一般可分为三大类： 1电阻随温度升高而增大的热敏电阻称为正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻； 2电阻随温度的升高而减少的热敏电阻称为负温度系数热敏电阻，简称NTC热敏电阻； 3电阻在某特定温度范围内急剧变化的热敏电阻，简称为CTR临界温度热敏电阻。 基本特性 1、标准阻值（R） 热敏电阻器在规定温度下（25℃），采用引起电阻值不超过0.1%的功率测得的电阻值，称为标准阻值。 2、材料常数（B） 表征热敏电阻材料物理特性的常数，与标准阻值的关系如下式： PTC热敏电阻 NTC热敏电阻 AP、AN为与形状尺寸相关的常数 3、耗散系数（H） 表示热敏电阻温度升高1℃所消耗的功率，描述了热敏电阻工作时与外界环境进行热交换的大小。 其中：W 热敏电阻消耗的功率(mW) 　　　T 热敏电阻的温度 　　　T0 环境温度 　　　I 在温度T时通过热敏电阻的电流（mA） 　　　R 在温度T时热敏电阻的电阻值(Ω) 4、时间常数（τ） 热敏电阻在零功率状态下，当环境温度由一个特定温度向另一个特定温度突变时，热敏电阻阻值变化63.2%所需时间。 起始温度：25℃～85℃或0℃～100℃ 5、温度系数（αT） 当温度变化1℃时，热敏电阻阻值的变化率。 αT和RT对应于温度T（K）时的电阻温度系数和电阻值，在工作温度范围内，αT不是一个常数。 一、PTC热敏陶瓷 1、PTC热敏电阻的基本特性 （1）电阻—温度特性 其电阻—温度曲线（R-T曲线）见图8-1。 居里温度Tc可通过掺杂来调整。 （2）电阻温度系数α 是指零功率电阻值的温度系数，其定义为： αT=1/RT*dRT/dT 对于PTC，αT=2.303/(T2-T1)*lgR2/R1 PTC热敏电阻 PTC是Positive Temperature coefficient (正温度系数)的缩写，是一种以钛酸钡(BaTiO3)为主要成分的半导体功能陶瓷材料，具有电阻值随着温度升高而增大的特性，特别是在居里温度点附近电阻值跃升有3～7个数量级。 利用其最基本的电阻温度特性及电压-电流特性与电流-时间特性，PTC系列热敏电阻已广泛应用于工业电子设备，汽车及家用电器等产品中，以达到自动消磁、过热过流保护，马达启动，恒温加热，温度补偿、延时等作用。 （3）室温电阻率 是指25℃时的零功率电阻率ρa。 （4）电压-电流特性：见图8-2 （5）耐压特性 是指PTC热敏电阻陶瓷所承受的最高电压Vmax。 （6）电流-时间特性 （7）放热特性 二、PTC热敏陶瓷材料 PTC热敏电阻器有两大系列：一类是采用BaTiO3为基材料制作的PTC；另一类是以氧化钒为基的材料。 1、 BaTiO3系PTC热敏电阻陶瓷 （1） BaTiO3陶瓷产生PTC效应的条件 当BaTiO3陶瓷材料中的晶粒充分半导化，而晶界具有适当绝缘性时，才具有PTC效应。 PTC效应完全是由其晶粒和晶界的电性能决定，没有晶界的单晶不具有PTC效应。