热敏电阻的原理及在手机电池上的应用

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1、热敏电阻的原理及在手机上的应用正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）的工作原理及在手机上的应用关键词：正温度系数热敏电阻(PTC)；负温度系数热敏电阻（NTC）温度特性过流保护随着移动通讯业在国内的迅猛发展，国内的手机消费者越来越多，由于手机是靠电池供电的产品，在电池内部通常都会带有一个PTC和NTC，很多人不明白它们在电池中所起的作用，本文对此作一阐述。在手机电池内部的PTC和NTC都是属于热敏电阻器，热敏电阻器按其阻抗与温度特性分为正温度系数（PTC）热敏电阻器和负温度系数（NTC）热敏电阻器。PTC是Posi

2、tiveTemperatureCoefficient的英文首字缩写，其含义为正温度系数，NTC是NegativeTemperatureCoefficient的英文首字缩写，其含义为负温度系数，通常为方便起见，常将这两种电阻简称为PTC和NTC。一、手机电池内的PTC热敏电阻介绍通常意义上的PTC是指一种以钛酸钡为主要成分的高技术半导体功能陶瓷材料，具有电阻值随着温度变化而变化的特性，特别是在居里温度点附近电阻值跃升有3——7个数量级。此种PTC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，已广泛应用于工业电子设备，汽

3、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。电池内的PTC与上述PTC并不相同，通常被称之为“自恢复保险丝”，英文名称为“Polyswitch”，其含义为高分子聚合物开关，它是近几年出现的新型正温度系数过流过温保护元件，它的特点是当温度达到某定值时，其电阻值会显著增加，呈高阻状态，相当于断开回路，而当使温度降低后，它便自动复位导通，恢复至低阻状态，并且这种断开-自动恢复过程可重复数千次，目前主要用于小功率电子设备的短路及过载保护。自恢复保险丝主要以经过特殊处理的聚合树酯(Polymer

4、)为基础，掺入导体（如碳元素）而构成。在正常情况下，聚合树酯将导体微粒紧密束缚于结晶状的结构内，构成一种低阻抗(几毫欧至几十毫欧)炼键，线路上流经自恢复保险丝的电流所产生的热量很小，不会改变聚合树酯的晶状结构，从而电路保持低阻导通。然而，当电流急剧增加时，自复保险丝的温度也会在很短时间内迅速上升，过高的温度会使聚合树酯由结晶状变成胶状，这时被束缚在聚合树酯上的导体便会分离，阻抗迅速提高，使回路的电流迅速变小，达到保护目的，在回路电流变小后，若导致过流的故障并未排除，回路中仍会保持一定的电流值，该电流会使PTC保持在发热状态，并维持高阻

5、态，待过流故障排除后，温度下降，导体炼键又重新建立，PTC会自动恢复成低阻抗导体。自恢复保险丝的保护动作时间是衡量它好坏的一个重要参数，该参数与其内阻、环境温度和动作前所流过的电流大小有关，环境温度越高，内阻或电流越大，其温度上升越快，因此其保护动作越快。由于自恢复保险丝是串联在电源电路中使用，在流过电流时，需要消耗一定的电能，因此它的内阻也是一个重要参数，从耗能与对外供电能力上看，其内阻越小越好，但内阻小会使过流保护时的反应速度变慢，并会使保护后维持其发热的电流较大，因此在实际使用中，应按具体的应用情况来选择合适规格的PTC。由于自

6、恢复保险丝的以上特性，在手机电池中被广泛应用于过流和短路保护，使电池的安全性得以提高。自恢复保险丝的型号、规格很多，仅美国瑞侃公司生产的就有十多个系列，每一系列又有十几个规格。国内也有不少厂家生产此类PTC，如维安、中基、亚光、武进等等，某些品牌的质量也相当不错。二、手机电池中的NTC热敏电阻介绍对于许多从事电子行业的人来说，对NTC热敏电阻并不陌生，它是一种以过渡金属氧化物为主要原材料，采用电子陶瓷工艺制成的热敏半导体陶瓷元件，它的电阻值随温度升高而降低，利用这一特性可制成测温、温度补偿和控温元件，又可以制成功率型元件，抑制电路的浪

7、涌电流。它的价格低廉，在电子产品中被广泛应用，而且具有多种封装型式，能够很方便地应用到各种电路中。电池中的NTC大多数为贴片封装，其大小从0402到0805都有，它在电池中主要起温度监测的作用，在电池的充、放电过程中，手机根据其阻值大小来判断电池温度，而后作相应控制，如停止充电或涓流充电等。NTC根据材料、工艺等不同情况，有不同的阻值和温度变化特性，其阻值随温度的变化曲线是非线性的，其特性符合以下公式：式中的R25是热敏电阻在25℃室温下的阻值，B是热敏电阻材料的开尔文(Kelvins)常数，T是热敏电阻的实际摄氏温度。对常温下同样阻

8、值的热敏电阻，由于其B值的不同，其电阻-温度特性曲线将有很大的差异，下图为阻值相同而B值不同的NTC热敏电阻的温度特性曲线。从上图可以看出，即使常温下相同阻值的热敏电阻，由于B值的不同，无论在高温还是低温中，其阻抗变化均