ptc的制造及应用

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1、PTC的制造及应用1(2006-11-1709:16:55) 一．PTC元件的特点。PTC是正温度系数电阻（PositiveTemperatureCoefficient）的缩写。最常用的PTC是一类以钛酸钡（BaTiO3）为基本组成的半导电阻体。这种电阻体在较低温度时，是处于低阻态；但当温度在某一温度（称为居里温度）以上时，其自身电阻急剧上升3~8个数量级（103~108倍），电阻体具有较大的温度系数。下面，我们就介绍以BaTiO3为基的PTC材料。二、PTC材料的生产工艺１．配料 目前，国内外绝大部分厂家均采用固相合成法工艺。所用的原料有BaCO3,SrCO

2、3,Pb3O4,TiO2,Nb2O5,MnCO3,SiO2等粉体，纯度一般应在９９.5％以上。原料的纯度、所含杂质的种类及含量、原料的化学活性等等都对ＰＴＣ最终产品的性能产生非常大的影响。配料的精度也对产品性能产生极大的影响。２．球磨粉碎、去水 将称好的几种原料粉、磨球、纯水装入球磨机中球磨粉碎，以及混合均匀。球磨好的原料可以直接放入烘箱内烘干，也可采用过滤、离心分离、真空抽滤等方法去水后再烘干。３．固相合成 固相合成也叫预烧，是将混合好的原料放入高温炉中进行反应，形成均匀的固溶体，固溶体的通式可写成(Bax,Sry,Pbz)TiO3，其中x+y+z＝１，固相

3、合成的温度根据材料和配比选择为1000~1250℃之间，保温时间2~4小时。４．二次球磨 固相合成后，物料结成块，并且有一定的晶粒长大，需要进行球磨粉碎，以利烧成。二次球磨的方法与合成前的球磨类似。５．成形 PTC材料可制成各种形状，如：圆片、方片、蜂房状等。片状元件用干压法成形，在物料中加入粘合用的PVA溶液，然片用过筛法或喷雾干燥法将物料造粒，再在冲压机上加压成形。蜂房状元件用挤出方法成形。６．烧成 将成形后的坯片放入高温炉中，按一定的烧成条件，烧成具有所需PTC特性的半导体陶瓷。烧成曲线和烧成气氛对产品的性能影响很大，在生产中要严格控制好，以便提高产品性

4、能和成品率。                                   三、PTC材料的内部结构及电极形成。1.PTC的结构如图１所示，PTC材料是一种多晶体陶瓷，由晶粒、气孔及晶界组成。晶粒的尺寸大概在2~10μm之间,每个晶粒内部都具有电极取向,而且晶粒都是具有较小电阻的施主型半导体。晶界层是一层复杂的结构层，其电阻是晶粒的几倍到几十倍。   2．电极形成                                                         图2表示了在PTC陶瓷体上附上电极层的示意图。在工作时，PTC元件的两个电极分别

5、接外电路的两个电极。电极层的制造方法有：化学镀镍、烧渗及各种活性金属层。 化学镀的方法为：将PTC陶瓷体表面经敏化、活化处理，然后在镀液中浸渍，镀上一层镍层，再经250~500℃的高温处理即可。 烧渗电极的方法为：在PTC陶瓷表面涂覆一层电极浆料，然后在400~800℃温度下烧渗，使金属电极层牢固地附在PTC陶瓷上。电极浆料的组成为金属粉、玻璃粉、有机粘结剂以及有机溶剂。常用的金属粉有铝粉、银粉、镍粉、锌粉等。   四、PTC的性能Ｒ－Ｔ特性。Ｒ－Ｔ特性即是PTC的电阻与温度的关系。PTC陶瓷体的电阻与其自身的温度有关。在温度低于Tmin时,电阻随温度的上升与

6、下降,呈现负的温度系数。如Ｒ－Ｔ曲线中的Ａ段。若温度在Tmin与Tmax之间陶瓷体的电阻随温度上升而急剧增大，呈现正的温度系数，如曲线中的Ｂ段，具有应用价值的也就是这一段。当温度高于Ｔmax后，陶瓷体的电阻又随温度上升而下降。Ｒmax与Ｒmin之比值为PTC效应，通常希望PTC效应越大越好。与Ｒmin的两倍对应的温度被定义为材料的居里温度（或居里点），居里温度高于120℃时，称为高温PTC材料；反之称为低温PTC材料。R25指的是PTC在25℃的常温下的电阻值。另一个代表PTC特性的数值是αＴ值，即材料的电阻温度系数，其计算公式为αＴ（％／℃）＝2.303*(

7、lgR2-lgR1)/(T2-T1)R25值可根据用途选定为1Ω-100KΩ.PTC效应一般要大于3个数量级（103）。αＴ值一般要大于10%/℃ １．Ｉ－Ｖ特性。PTC的Ｉ－Ｖ特性即是PTC陶瓷体的电流与加在其上的电压的关系。在电压较低时，陶瓷体的电流随电压的升高而增大如Ａ段；电压继续升高，电流反而随电压升高而下降，如Ｂ段，通常应用的也就是此段；当电压上升到ＶB后，电流复而随电压上升而增大，这时，PTC易于被击穿烧毁。需要指出的是，Ｉ－Ｖ曲线要受测试时的环境温度和散热条件的影响。当环境温度下降及散热加快时，曲线会上移、右移，如图4虚线所示。１．I—t特性。当

8、给PTC陶瓷加上一个额定电压后，流经陶