PTC-Thermistor

Was ist ein PTC-Thermistor?

PTC-Thermistor, auch bekannt als Positiver Temperaturkoeffizient-Thermistor, ist ein typischer Halbleiterwiderstand mit Temperaturempfindlichkeit. Wenn die Temperatur seine Curie-Temperatur überschreitet, wird der Widerstandswert des PTC Thermistor nimmt mit steigender Temperatur schrittweise zu; je höher die Temperatur, desto höher der Widerstandswert.

Eigenschaften von PTC-Thermistoren

Selbsterholende Schutzfunktion: Wenn die Temperatur aufgrund von Überlastung, Blockierung oder Kurzschluss des Geräts ansteigt, steigt der Widerstandswert des PTC-Thermistors stark an, wodurch der Strom begrenzt wird und das Gerät vor Schäden geschützt wird. Wenn der Fehler behoben ist und die Temperatur sinkt, kehrt der PTC-Thermistor automatisch auf einen niedrigen Widerstandswert zurück, ohne dass eine manuelle Rückstellung oder ein Austausch des Bauteils erforderlich ist.
Empfindliches Temperaturverhalten: Der PTC-Thermistor reagiert sehr empfindlich auf Temperaturschwankungen und kann einen abnormalen Temperaturanstieg schnell erkennen und den Schutzmechanismus rechtzeitig aktivieren, wodurch das Risiko von Geräteschäden verringert wird.
Einfache Struktur, leicht zu installieren: kompakte Größe, leicht in die Anlage einzubauen, kein komplexer Steuerkreis, kann direkt an den Anlagenkreislauf angeschlossen werden
Hohe Zuverlässigkeit, lange Lebensdauer: stabiler Betrieb in Umgebungen mit hohen Temperaturen, hohe Temperaturbeständigkeit, starke Stoßfestigkeit, geeignet für verschiedene raue Arbeitsbedingungen.
Energieeinsparung und Umweltschutz: geringer Stromverbrauch unter normalen Betriebsbedingungen, frei von Quecksilber, Blei und anderen schädlichen Substanzen, im Einklang mit den Umweltanforderungen

PTC-Thermistor Symbol

The symbol of PTC thermistor is a simple graphic symbol, usually expressed as a rectangle with a “+” symbol, and sometimes there will be “PTC” on the “+” symbol. This symbol visualizes the positive temperature coefficient characteristic of PTC thermistor, i.e., the resistance value increases with increasing temperature.

Wozu dient ein PTC-Thermistor?

Der PTC-Thermistor (Positive Temperature Coefficient Thermistor) ist eine Art Halbleiterwiderstand mit Temperaturempfindlichkeit, der vor allem als Überstromschutz, Überhitzungsschutz und für die Heizung bei konstanter Temperatur eingesetzt wird.
Überstromschutz
Der PTC-Thermistor spielt die Rolle des Überstromschutzes im Stromkreis. Wenn der Strom im Stromkreis den eingestellten Wert überschreitet, steigt der Widerstandswert des PTC-Thermistors drastisch an, wodurch der Stromdurchgang begrenzt und andere Komponenten im Stromkreis vor Schäden geschützt werden. Aufgrund dieser Eigenschaft werden PTC-Thermistoren häufig in Leistungstransformatoren, verschiedenen Ladegeräten, Instrumenten und anderen Anwendungen eingesetzt, die einen Überstromschutz erfordern.
Thermischer Schutz
PTC-Thermistoren haben auch die Funktion des Überhitzungsschutzes. Wenn die Temperatur des Geräts oder des Stromkreises aufgrund von Überlast oder Kurzschluss ansteigt, steigt der Widerstandswert des PTC-Thermistors schnell an, wodurch der Stromkreis unterbrochen und eine Beschädigung des Geräts oder ein Brand sowie andere Sicherheitsrisiken verhindert werden. Aufgrund dieser Eigenschaft werden PTC-Thermistoren häufig im Motorschutz, in Batteriemanagementsystemen und in anderen Bereichen eingesetzt.
Konstante Temperatur
PTC-Thermistoren können auch zur Erzeugung von Wärme bei konstanter Temperatur verwendet werden. Durch die Steuerung des Stroms können PTC-Thermistoren den Strom automatisch reduzieren, wenn die eingestellte Temperatur erreicht ist, und so eine konstante Temperatur aufrechterhalten. Aufgrund dieser Eigenschaft werden sie in Heizdecken, Babywärmern und anderen elektrischen Geräten eingesetzt, die eine konstante Temperaturregelung benötigen.

Funktionsprinzip von PTC-Thermistoren

Das Funktionsprinzip des PTC-Thermistors beruht auf dem positiven Temperaturkoeffizienteneffekt (PTC-Effekt) des Materials; wenn die Temperatur steigt, erhöht sich sein Widerstandswert erheblich.Aufgrund dieser Eigenschaft haben PTC-Thermistoren ein breites Anwendungsspektrum in automatischen Regelkreisen, z. B. für den Überhitzungsschutz und die Temperaturregelung.Darüber hinaus haben PTC-Thermistoren auch Selbsterholungseigenschaften und werden üblicherweise bei der Herstellung von Überstromschutzvorrichtungen, wie z. B. Selbsterholungssicherungen, verwendet.
In der Praxis werden PTC-Thermistoren in der Regel in Serie in Schaltkreisen verwendet, um Schäden an der Schaltung zu verhindern, die durch übermäßigen Strom oder hohe Temperaturen verursacht werden.Diese Art von Komponenten in den Temperaturanstieg Widerstand erhöht, wodurch die Begrenzung der aktuellen, spielen eine schützende Rolle; wenn die Temperatur sinkt, der Widerstandswert sinkt, und die Komponenten können automatisch wieder den Arbeitszustand.
Effekt des positiven Temperaturkoeffizienten
Lineare und nichtlineare PTC-Effekte:
Die meisten metallischen Werkstoffe (z. B. Kupfer, Aluminium) haben einen linearen PTC-Effekt, d. h. der Widerstand steigt langsam mit der Temperatur.
Der nichtlineare PTC-Effekt tritt bei Polymer- oder Keramikwerkstoffen auf: Wenn die Temperatur die Curie-Temperatur überschreitet, steigt der Widerstandswert in einem engen Temperaturbereich stark an, z. B. kann der Widerstand von Polymer-PTC (PPTC) um mehrere bis ein Dutzend Größenordnungen ansteigen.
Arbeitsmechanismus und Materialunterschiede
Polymer-PTC (PPTC):
Hergestellt aus Materialien, in denen leitfähige Partikel in einer Polymermatrix dispergiert sind. Bei normaler Temperatur bilden die leitfähigen Partikel einen Pfad mit geringem Widerstand; wenn der Strom zu groß ist, um den Temperaturanstieg zu verursachen, dehnt sich die Matrix aus, so dass die leitfähigen Partikel getrennt werden, der Widerstand steigt plötzlich an und blockiert den Strom. Nachdem der Fehler behoben ist, sinkt die Temperatur, und die Matrix schrumpft, um den Pfad wiederherzustellen.
Keramischer PTC (CPTC):
Der Hauptbestandteil ist Halbleiterkeramik wie Bariumtitanat. Bei niedrigen Temperaturen ist die Potenzialbarriere der Korngrenze niedrig, und die Elektronen können leicht hindurchgehen; bei hohen Temperaturen steigt die Potenzialbarriere der Korngrenze an und behindert die Bewegung der Elektronen, so dass der Widerstand stark ansteigt.
Energiebilanz und Selbsterholungseigenschaften
Unter normalen Betriebsbedingungen wird die vom PTC erzeugte Wärme mit der abgeleiteten Wärme ausgeglichen, um einen niedrigen Widerstandszustand zu erhalten.
Überstromschutz: Wenn der Strom abnormal ansteigt, führt der Wärmestau dazu, dass die Temperatur die Curie-Temperatur übersteigt, und der Widerstand steigt abrupt an, um den Strom zu begrenzen. Nach der Fehlerbehebung sinkt die Temperatur, und der Widerstand kehrt automatisch in den Zustand eines niedrigen Widerstands zurück, ohne dass er ausgetauscht werden muss.

Unterschied zwischen NTC-Thermistor und PTC-Thermistor

Die Hauptunterschiede zwischen NTC-Thermistoren und PTC-Thermistoren liegen in der Abhängigkeit des Widerstandswerts von der Temperatur, der Materialzusammensetzung, den Anwendungsszenarien und anderen Leistungsmerkmalen.
Merkmale des sich mit der Temperatur ändernden Widerstandswertes
NTC-Thermistor: Mit steigender Temperatur sinkt der Widerstandswert. Das bedeutet, dass der Widerstand von NTC-Thermistoren umgekehrt proportional zur Temperatur ist.
PTC-Thermistor:Wenn die Temperatur steigt, erhöht sich der Widerstandswert.Das bedeutet, dass der Widerstand von PTC-Thermistoren direkt proportional zur Temperatur ist.
Materialzusammensetzung
NTC-Thermistoren:Sie werden in der Regel aus Halbleitermaterialien wie Manganoxid, Nickeloxid oder anderen ähnlichen Verbindungen hergestellt.Diese Materialien haben bei niedrigen Temperaturen einen hohen Widerstand, der mit steigender Temperatur allmählich abnimmt.
PTC-Thermistoren: Sie bestehen in der Regel aus keramischen Materialien, wie Bariumtitanat.Diese Materialien haben bei normalen Betriebstemperaturen einen geringen Widerstand, der jedoch drastisch ansteigt, wenn die Temperatur einen bestimmten Grenzwert überschreitet.
Anwendungsszenarien
NTC-Thermistoren:Werden häufig zur Temperaturmessung, zum Temperaturausgleich, zum Überhitzungsschutz und zur Temperaturregelung verwendet. Sie können zur Unterdrückung von Einschaltströmen und zum Schutz von elektrischen Geräten wie Fernsehern, Computern usw. vor Schäden in Situationen wie dem Einschalten usw. verwendet werden. NTC-Thermistoren haben eine schnellere Reaktionszeit und eignen sich für Anwendungen, die eine schnelle Reaktion auf Temperaturänderungen erfordern.
PTC-Thermistoren:Sie werden häufig für Überstromschutz, Selbstheilungssicherungen, Heizelemente und Temperaturkontrolle verwendet.Wenn die Temperatur eines elektrischen Geräts einen bestimmten Wert überschreitet, steigt der Widerstand des PTC-Thermistors drastisch an, wodurch der Strom begrenzt und das elektrische Gerät vor Schäden geschützt wird.Das langsame Ansprechverhalten von PTC-Thermistoren kann bei einigen Anwendungen von Vorteil sein.
Andere Leistungsmerkmale
NTC-Thermistoren: in der Regel kostengünstiger, geeignet für Massenproduktion und kostenempfindliche Anwendungen. Sie können empfindlicher auf Feuchtigkeit und Chemikalien reagieren und müssen in bestimmten Umgebungen geschützt werden. Kann bei Langzeitanwendungen eine leichte Widerstandsdrift aufweisen.
PTC-Thermistoren: Sie sind zwar teurer, aber diese Mehrkosten lohnen sich bei Anwendungen, die hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit erfordern.Sie haben in der Regel eine bessere Langzeitstabilität und eine längere Lebensdauer.Sie sind toleranter gegenüber Umwelteinflüssen und können auch unter rauen Bedingungen eine stabile Leistung erbringen.

PTC-Thermistor Anwendungen

PTC-Thermistoren werden in vielen Bereichen eingesetzt, vor allem in den folgenden Bereichen:
Neue Energie-Fahrzeuge: PTC-Thermistoren werden hauptsächlich für Motorschutz- und Batteriemanagementsysteme in Fahrzeugen mit neuer Energie verwendet. Wenn die Temperatur des Motors aufgrund von Überlast oder schlechter Wärmeableitung plötzlich ansteigt, erhöht sich der Widerstandswert des PTC-Thermistors schrittweise, wodurch der Stromkreis automatisch unterbrochen wird und der Motor nicht durchbrennt. Darüber hinaus kann er auch in Batteriemanagementsystemen eingesetzt werden, um einen abnormalen Temperaturanstieg durch Kurzschluss oder Überladung der Batterien zu verhindern, indem er den Strom begrenzt und Schutzmechanismen auslöst, die ein thermisches Durchgehen verhindern.
Kleine elektrische Geräte:PTC-Thermistoren werden auch häufig in kleinen Elektrogeräten wie Lufterhitzern, Lötkolben, Schuhtrocknern usw. eingesetzt.Aufgrund seiner geringen Größe und seines niedrigen Energieverbrauchs kann der PTC-Thermistor in diesen Geräten eine schnelle Erwärmung, einen niedrigen Energieverbrauch und einen geringen Platzbedarf bewirken.
Industrieller Bereich:Im industriellen Bereich können PTC-Temperatursensoren zur Temperaturmessung und -regelung sowie als Überhitzungsschutz verwendet werden.Zum Beispiel, in der Heizung, Lötkolben, Trockenschrank, Klimaanlage und andere Geräte, PTC-Temperatursensoren können genau messen und steuern die Temperatur, um sicherzustellen, dass die Ausrüstung in der eingestellten Temperaturbereich der stabilen Betrieb, während die Verhinderung Ausrüstung Überhitzung Schäden.
Automobilindustrie:Im Automobilbereich werden PTC-Temperatursensoren zur Erkennung und Regulierung der Temperaturen bestimmter Fahrzeugkomponenten wie Motor und Bremssystem eingesetzt.Durch die Überwachung der Temperatur dieser Komponenten können Überhitzungsprobleme erkannt und umgehend behoben werden, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Fahrzeugs zu gewährleisten. Darüber hinaus werden sie auch für die Temperaturregelung von Autoklimaanlagen eingesetzt, um den Fahrkomfort zu verbessern.
Zivile Ausrüstung:In zivilen Geräten werden PTC-Temperatursensoren zur Kontrolle der Wassertemperatur von Durchlauferhitzern, Klimaanlagen und Kühlhäusern verwendet.Sie können die Temperatur genau messen und regeln, um die Bedürfnisse des täglichen Lebens der Menschen zu erfüllen.
Elektronik:Im Bereich der Elektronik werden PTC-Temperatursensoren in elektronischen Stellungsreglern und Thermoschaltern als temperaturempfindliche Komponenten eingesetzt, um eine präzise Temperaturregelung und einen Schutz zu realisieren.Darüber hinaus können PTC-Materialien auch für den Überstromschutz verwendet werden, um den Stromdurchgang zu begrenzen und die Sicherheit von Schaltkreisen und Geräten zu schützen.