PTC的制造及应用.doc

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1、PTC的制造及应用1(2006-11-1709:16:55)创—.PTC元件的特点。PTC址正温度系数电阻(PositiveTemperatureCoefficient)的缩写。最常用的PTC是一类以钛酸钞！(BaTiO3)为垒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个数杲级(103~108倍)，电阻体具有较大的温度系数。F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,SrCO3,P

2、b3O4,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眾、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。配料的特度也对产品性能产生极大的影响。2.球臥粉碎、去水将称好的儿种原料粉、螂球、纯水装入球螂机屮球螂粉碎,以及混合均匀。球螂好的原料可以•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.固相合成尚相合成也叫预烧，是将混合好的原料放入髙温炉中进行反应，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，固相合成的温度根据

3、材料和配比选择为1000~125CTC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，需要进行球耶粉碎，以利烧成。二次球螂的方法与合成前的球搐类似。5.成形PTC材料可制成各种形状，如：岡片、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。蜂房状兀件用挤出方法成形。6.烧成将成形后的坯片放入高温炉屮，按-…定的烧成条件，烧成具有所需PTC特性的半导体陶瓷。烧成Illi线和烧成气氛对产品的性能影响很大，在生产屮要严格控制好，以便提高产品性能和成品率。三

4、、PTC材料的内部结构及电极形成。I.PTC的结构如图1所示，PTC材料是一种多晶体陶瓷，山晶粒、气孔及晶界组成。晶粒的尺寸大概在2〜10ymZ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。图loPTC陶瓷休的内祁结构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尤件的两个电极分别接外电路的两个电极。电极层的制造方法有：化学镀線、烧渗及各种活性金属层。化学镀的方法为：将PTC陶瓷体表面经每攵化、活化处理,然后在镀液屮浸渍，镀上一层银层，再经250-500°C的

5、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°C温度卜•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、银粉、锌粉等。电极层-C陶瓷图2・PTC的电极结构四、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陶瓷体的电阻与其白身的温度有关。在温度低于Tmin时，电阻随温度的上升与下降，呈现负的温度系数。如R—T曲线屮的A段。若温度在Tmin与TmaxZ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，如曲线屮的B段，具有应用价

6、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RminZ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12()°C时，称为高温PTC材料；反之称为低温PTC材料。R25指的是PTC在25°C的常温下的电阻值。另一个代表PTC特性的数值是aT值，即材料的电阻温度系数，其计算公式为aT(%/°C)=2.303*(lgR2-lgRi)/(T2-Ti)R25值可根据用途选定为1QJ00KQ.PTC效应一般要大于3个数量级(103)。aT值一般要大于10%/°C图3。

7、PTC的电阻•温度曲钱1・T—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曲线要受测试吋的环境温度和散热条件的影响。为环境温度下降及散热加快吋，曲线会上移、右移，如图4虚线所示。1・1—1特性。肖给PTC陶瓷加上一个额定电压后，流经陶瓷体的电流将随吋间延长而变化。在加上电压后的短吋间（0-0.5秒）内，电流达到最大电流Im