PTC- термисторы.Что и как?

PTC-термисторы преобразую электрическую энергию в тепловую. PTC-термисторы создают тепло при помощи электричества. Что же из себя представляют PTC-термисторы? Как работают и какими качествами обладают? – часто возникающие вопросы, на которые мы попытаемся ответить. Терморезистор – слово, объединяющее слова «тепловой» и «резистор», относится к устройству, электрическим сопротивлением которого или способностью провести электричество, управляет температура. Точнее, это – полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого существенно изменяется с ростом температуры. Основными параметрами терморезистора являются: номинальное сопротивление, температурный коэффициент сопротивления, интервал рабочих температур, максимально допустимая мощность рассеяния. Различают терморезисторы: NTC (Negative Temperature Coefficient) – с отрицательным и PTC (Positive Temperatire Coefficient) – с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), часто называемые позисторами.

Терморезистор был изобретен Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году и имеет патент США. В данной статье мы рассмотрим более интересующие нас, PTC-термисторы (позисторы). Как уже было сказано, сопротивление терморезисторов вообще и позисторов, в частности, зависит от температуры. Эта зависимость – нелинейная. Она характеризуется значительным увеличением сопротивления при достижении определенной температуры. Такой эффект достигается за счет свойств полупроводниковой PTC-керамики, из которой изготавливаются позисторы. PTC-термисторы изготавливаются добавлением небольших количеств полупроводника в многопрозрачную керамику. Из терморезисторов с положительным ТКС наибольший интерес представляют терморезисторы, изготовленные из твердых растворов на основе BaTiO₃.

Терморезисторы производят в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок и тонких пластинок, преимущественно методами порошковой металлургии. Их размеры могут варьироваться. Затем эти заготовки плавят, присоединяют контакты и, наконец, облицовывают или помещают в оболочку. При подаче напряжения на терморезистор он начинает нагреваться и, при превышении точки температуры Кюри (температура минимального сопротивления) – полупроводник формирует барьер к потоку электричества, сопротивление позистора резко увеличивается, ограничивая протекающей через него ток, и стабилизируется в так называемой «точке переключения», которая определяется составом керамики и может быть выбрана в достаточно широком диапазоне. То есть, чем выше температура PTC-термистора, тем меньше его потребляемая мощность. Данная обратная связь не допускает нагрева элементов свыше точки их переключения (как правило, 240^оС). Достигнутая температура поддерживается в теле позистора даже при самом интенсивном съеме тепла с его поверхности. Благодаря этим качествам саморегулирования, нагревательные элементы, базирующиеся на PTC-термисторах, могут обходиться без элементов системы управления и стабилизирующих компонентов, так же, как и без защиты от перегрева. Указанные свойства позисторов определяют преимущества построенных на его основе отопительных устройств для обогрева воздуха:

- Пожаробезопасность: максимальная температура на поверхности нагревателя, даже в аварийном режиме (при остановке вентилятора), не превышает 240^оС; на корпусе реального нагревательного устройства за счет потерь при теплопередаче – не более 95^оС;

- Свойства саморегулирования:  отдаваемая темловая мощность зависит от температуры окружающей среды (чем ниже температура, тем выше мощность), а также в нагревателях со встроенным вентилятором – от скорости воздушного потока через нагреватель, что определяет возможность достаточно простого управления тепловой мощностью изменением производительности воздушного потока (при отключении вентилятора мощность уменьшается на порядок);

- Экологическая чистота: препятствует возникновению каких-либо окислительных процессов (сжигание кислорода, образование углекислого газа и других вредных веществ, выделение специфических запахов горения частиц пыли);

- Стабильность мощности;

- Высокая электропрочность;

- Высокая удельная мощность;

- Отсутствие инфракрасного излучения;

- Длительный срок службы нагревателей, который составляет не менее 20000 часов непрерывной работы без изменений таких электронных характеристик, как точка переключения и сопротивление. Они теряют работоспособность только при полном механическом разрушении. Если незначительный уход от точки переключения от расчетного значения не играет большой роли в конкретной климатической системе, то ресурс работы может быть увеличен до 30000 – 40000 часов. При этом количество включений и выключений никак не влияет на срок службы PTC-терморезистора.

Преобразуя электрическую энергию в тепловую, позисторы нашли широкое применение во всех областях автоматики, где требуется измерять, поддерживать и регулировать температуру. Они могут быть широко использованы в различных устройствах для нагрева воздуха, используемых как основные или дополнительные источники тепла.

Все вышеперечисленные свойства и характеристики PTC-термисторов делает их идеальными для различного применения в современном мире электронного и электротехнического оборудования.

Размещено компанией ООО "ДЖИСТАР" [20.07.2010]