Osnovno poznavanje PTC-a

PTC je skraćenica za pozitivni temperaturni koeficijent, općenito se odnosi na poluvodičke materijale ili komponente s velikim pozitivnim temperaturnim koeficijentom. Obično, kada spominjemo PTC, mislimo na termistore s pozitivnim temperaturnim koeficijentom, poznatije kao PTC termistori. PTC termistori su vrsta poluvodičkih otpornika s temperaturnom osjetljivošću, a kada temperatura prijeđe određeni prag (Curiejeva temperatura), njihov otpor naglo raste s porastom temperature.

Keramički materijali se obično koriste kao izvrsni izolatori visoke otpornosti. Keramički PTC termistori izrađeni su od barijevog titanata kao baze i dopirani drugim polikristalnim keramičkim materijalima, što rezultira manjim otporom i karakteristikama poluvodiča. To se postiže namjernim dopiranjem kemijskog elementa s višom valencijom kao točke rešetke kristala. Dio iona barija ili iona titanata u rešetki zamijenjen je ionima više valencije, stvarajući određeni broj slobodnih elektrona koji doprinose električnoj vodljivosti.

Razlog PTC (Positive Temperature Coefficient) efekta, odnosno naglog povećanja otpora, leži u organizaciji materijala koji se sastoji od mnoštva malih mikrokristala. Na sučeljima ovih kristala, poznatim kao granice zrna, formiraju se barijere koje ometaju kretanje elektrona u susjedna područja. Kao rezultat toga, otpor postaje visok. Ovaj se učinak poništava pri niskim temperaturama zbog visoke dielektrične konstante i spontane polarizacijske jakosti na granicama zrna, što sprječava stvaranje barijera i omogućuje nesmetan protok elektrona. Međutim, pri visokim temperaturama, dielektrična konstanta i jakost polarizacije značajno se smanjuju, uzrokujući naglo povećanje barijera i otpora, pokazujući snažan PTC učinak.

Vaganje i miješanje: Materijali, kao što su barijev karbonat, titanijev dioksid i drugi aditivi, precizno se važu i miješaju kako bi se postigla potrebna električna i toplinska svojstva.

1. Mokro mljevenje: Smjesa se podvrgava mokrom mljevenju kako bi se dobila jednolika pasta.

2. Dehidracija i sušenje: pasta se zatim dehidrira i suši kako bi se uklonio višak vlage.

3. Suho prešanje: Osušeni materijal se suho preša u različite oblike, kao što su diskovi, pravokutnici, prstenovi ili saćaste strukture.

4. Sinteriranje: prešani dijelovi sinteriraju se na visokoj temperaturi (oko 1400 stupnjeva) kako bi se oblikovale keramičke komponente.

5. Primjena elektroda: Elektrode se nanose na površinu keramičkih komponenti kako bi bile vodljive.

6. Razvrstavanje otpora: Komponente se podvrgavaju razvrstavanju otpora kako bi se klasificirali na temelju njihovih vrijednosti otpora.

7. Spajanje žice: Ovisno o strukturi konačnog proizvoda, spajanje žice se izvodi za spajanje komponenti.

8. Izolacija Enkapsulacija: Komponente su zatvorene u izolacijski materijal za zaštitu.

9. Montaža: Komponente se sklapaju i po potrebi stavljaju u zaštitne kućišta.

10. Ispitivanje otpornog napona: Sastavljeni PTC termistori podvrgavaju se ispitivanju otpornog napona kako bi se osigurala njihova električna sigurnost.

11. Ispitivanje otpora: Provjerava se otpor PTC termistora kako bi se potvrdila njihova izvedba.

12. Završno testiranje: Sveobuhvatno testiranje provodi se kako bi se procijenila ukupna funkcionalnost PTC termistora.

13. Pakiranje: Testirani i odobreni PTC termistori pakirani su za otpremu.

14. Skladištenje: Zapakirani PTC termistori pohranjuju se u prikladnom okruženju dok se ne distribuiraju ili koriste u raznim aplikacijama.

PTC termistori pokazuju temperaturno ovisan odnos između otpora i temperature, obično poznat kao karakteristika otpor-temperatura (RT). RT karakteristika opisuje ovisnost otpora nulte snage PTC termistora o njegovoj temperaturi, pod određenim naponom.

Otpor nulte snage odnosi se na vrijednost otpora PTC termistora kada se mjeri na određenoj temperaturi, s vrlo niskom primijenjenom snagom, toliko niskom da se promjena otpora uzrokovana rasipanjem snage može zanemariti. Nazivni otpor nulte snage predstavlja vrijednost izmjerenu na temperaturi okoline od 25 stupnjeva.

 

 

 

• Rmin: minimalni otpor

• Tmin: Temperatura u Rmin

• Rtc: 2 puta Rmin

• Tc:

Ključni parametar koji karakterizira kvalitetu RT karakteristike je temperaturni koeficijent ( ), koji odražava strminu RT krivulje. Viši temperaturni koeficijent ( ) pokazuje da je PTC termistor osjetljiviji na promjene temperature, što rezultira izraženijim PTC učinkom. Drugim riječima, viši temperaturni koeficijent znači bolju izvedbu i dulji životni vijek PTC termistora.

Temperaturni koeficijent ( ) PTC termistora definiran je kao relativna promjena otpora uzrokovana promjenom temperature. Može se izračunati pomoću formule:=(log(R2) - log(R1)) / (T2 - T1)

Obično se T1 uzima kao Tc + 15 stupanj, a T2 se uzima kao Tc + 25 stupanj, gdje je Tc Curiejeva temperatura PTC termistora.

 

VI Karakteristika

 

Naponsko-strujna (VI) karakteristika, također poznata kao strujno-naponska karakteristika ili jednostavno VI karakteristika, ilustrira međuovisnost između napona i struje u PTC termistoru kada postigne toplinsku ravnotežu pod električnim opterećenjem.

 

 

 

• Ik: Radna struja pri primijenjenom naponu Vk

• Ir: Preostala struja kada se primjenjuje Vmax

• Vmax: Maksimalni napon

• VN: Normalni napon

• VD: Probojni napon

VI karakteristika PTC termistora općenito se može podijeliti u tri područja:

Linearno područje (0-Vk): U ovom području odnos između napona i struje slijedi Ohmov zakon i nema značajne nelinearne varijacije. Također je poznato kao područje bez djelovanja jer PTC termistor ne pokazuje nikakve primjetne promjene u svom otporu.

Prijelazno područje (Vk-Vmax): U ovom području, poznatom kao prijelazno ili preklopno područje, otpor PTC termistora prolazi kroz brzu promjenu zbog samozagrijavanja. Kako se napon povećava, struja se smanjuje, što rezultira prebacivanjem PTC termistora iz stanja niskog otpora u stanje visokog otpora. Ovo područje se također naziva područje djelovanja.

Područje proboja (VD i više): U ovom području, poznatom kao područje proboja ili okidanja, struja raste s porastom napona. Otpor PTC termistora pokazuje eksponencijalni pad, što rezultira višim strujama za više napone. Kao posljedica toga, temperatura PTC termistora raste, što dovodi do daljnjeg smanjenja otpora. Na kraju, to može uzrokovati toplinski kvar ili okidanje PTC termistora.

VI karakteristika je važna referenca za prekostrujnu zaštitu koju pružaju PTC termistori. Pomaže u određivanju ponašanja termistora pod različitim naponskim i strujnim uvjetima, osiguravajući učinkovitu zaštitu od pretjeranog protoka struje.

Strujno-vremenska karakteristika odnosi se na karakteristiku PTC termistora gdje se struja mijenja s vremenom tijekom primjene napona.

Kada se napon inicijalno primijeni na PTC termistor, struja u tom trenutku naziva se početnom strujom. Kako PTC termistor postigne toplinsku ravnotežu, preostala struja naziva se zaostala struja.

Na određenoj temperaturi okoline, kada se početna struja (osiguravajući da je to radna struja) primijeni na PTC termistor, vrijeme potrebno da se struja smanji na 50% početne struje naziva se vrijeme odziva ili vremenska konstanta odziva. Strujno-vremenska karakteristika važna je referenca za različite primjene PTC termistora, kao što je automatsko demagnetiziranje, odgođeno pokretanje i zaštita od preopterećenja.