熱敏電阻概要及測試方法.ppt

熱敏電阻概要 及測試方式 熱敏電阻的分類 按結(jié)構(gòu)和形狀分類： 圓片形（片狀）熱敏電阻器 圓柱形（柱形）熱敏電阻器 圓圈形（墊圈狀）熱敏電阻器 按溫度變化的靈敏度分類： 高靈敏度型（突變型）熱敏電阻器 低靈敏度型（緩變型）熱敏電阻器 按受熱方式分類： 直熱式熱敏電阻 旁熱式熱敏電阻 按溫度特性分類： 正溫度系數(shù)（ PTC）熱敏電阻器 負(fù)溫度系數(shù)（ NTC）熱敏電阻器 正溫度系數(shù)熱敏電阻（ PTC） 在工作溫度范圍內(nèi)，熱敏電阻的阻值隨溫度 升高而急劇增大。 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（ NTC） 在工作溫度范圍內(nèi)，熱敏電阻的阻值隨溫度 升高而急劇減小。 PTC熱敏電阻組織結(jié)構(gòu)和功能原理 陶瓷材料通常用作高電阻的優(yōu)良絕緣體，而陶瓷 PTC熱敏電 阻是以鈦酸鋇為基，摻雜其它的多晶陶瓷材料制造的，具有 較低的電阻及半導(dǎo)特性。通過有目的的摻雜一種化學(xué)價(jià)較高 的材料作為晶體的點(diǎn)陣元來達(dá)到的： 在晶格中鋇離子或鈦 酸鹽離子的一部分被較高價(jià)的離子所替代，因而得到了一定 數(shù)量產(chǎn)生導(dǎo)電性的自由電子。對(duì)于 PTC熱敏電阻效應(yīng)，也就 是電阻值階躍增高的原因，在于材料組織是由許多小的微晶 構(gòu)成的，在晶粒的界面上， 即所謂的晶粒邊界 (晶界 )上形成 勢壘，阻礙電子越界進(jìn)入到相鄰區(qū)域中去，因此而產(chǎn)生高的 電阻，這種效應(yīng)在溫度低時(shí)被抵消： 在晶界上高的介電常 數(shù)和自發(fā)的極化強(qiáng)度在低溫時(shí)阻礙了勢壘的形成并使電子可 以自由地流動(dòng)。 而這種效應(yīng)在高溫時(shí)，介電常數(shù)和極化強(qiáng) 度大幅度地降低，導(dǎo)致勢壘及電阻大幅度地增高 ，呈現(xiàn)出 強(qiáng)烈的 PTC效應(yīng)。 基本特性 電阻溫度特性 ： 表示 PTC電阻與溫度的關(guān)系，有兩種類型： 1.緩慢型（補(bǔ)償型或 A型）： PTC元件具有一般的線性阻溫 特性，其溫度系數(shù)在（ 3 8） / ，可廣泛的應(yīng)用于 溫度補(bǔ)償、溫度測量、溫度控制、晶體管過流保護(hù)。 2.開關(guān)型（ B型）：又稱臨界 PTC元件 ,在溫度達(dá)到居里點(diǎn)后， 其阻值急劇上升，溫度系數(shù)可達(dá)（ 15 60） / 以上， 可用于晶體管電路以及電動(dòng)機(jī)、線圈的過流保護(hù)。電動(dòng)機(jī) 及變壓器的電流控制。各種電路設(shè)備的溫度控制和溫度報(bào) 警及恒溫發(fā)熱體等。 伏安特性（靜態(tài)特性） ： 它表示當(dāng) PTC元件施加電壓后，因本身的自熱功 能，所產(chǎn)生的內(nèi)熱和外熱達(dá)到平衡后電壓和電流的 關(guān)系。電流增加到最大，元件表面溫度也增加到最 大，元件自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，所以 PTC元件可以作為恒 溫加熱元件，如保溫器、電熱器和恒溫槽等。 當(dāng)工作點(diǎn)工作在最大值以下， PTC有限制大電流 作用。當(dāng)電路在正常狀態(tài)時(shí)， PTC元件處于低阻狀 態(tài)，如電路出現(xiàn)故障或因過載有大電流通過元件時(shí)， PTC處于高阻狀態(tài)。 電流時(shí)間特性 ： 表示 PTC元件的自熱和外部熱耗散達(dá)到平衡之前 的電流與時(shí)間的關(guān)系。在 PTC元件施加某一電壓的 瞬間，由于初值較小，電流迅速上升；隨著時(shí)間的 推移，因 PTC元件的自熱功能，進(jìn)入正溫電阻特性 區(qū)域，阻值急劇增加，電流大幅下降，最后達(dá)到穩(wěn) 定狀態(tài)。電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間取決于 PTC元件 的熱容量、熱耗散系數(shù)和外加電壓等。 PTC熱敏電阻器三大特性曲線 熱敏電阻的基本應(yīng)用 PTC 熱敏電阻在工業(yè)上可用作溫度的測量與 控制，也用于汽車某部位的檢測 與調(diào)節(jié)，還 大量用于民用設(shè)備，如控制瞬間開水器的水 溫、空調(diào)器與冷庫的溫度，利用本身加熱作 氣體分析和風(fēng)速機(jī)等方面。 熱敏電阻的測試 熱敏電阻常規(guī)試驗(yàn)包括以下試驗(yàn)項(xiàng)目： 1) 外觀和阻值檢查 2) 動(dòng)作特性與恢復(fù)時(shí)間 （使 PTC熱敏電阻阻值呈現(xiàn)階躍性增加時(shí)的電流） 3) 不動(dòng)作特性試驗(yàn) （不動(dòng)作電流即額定電流或保持電流，指在規(guī)定的時(shí)間和溫 度條件下，不導(dǎo)致 PTC電阻的阻值呈現(xiàn)高阻態(tài)的電流。） 4) 低溫阻值 5) 居里溫度試驗(yàn) （當(dāng) PTC電阻的阻值升至 2倍最小電阻值時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度就 是居里溫度，也稱開關(guān)溫度。） 6) 最大耐電壓試驗(yàn) 1）外觀和阻值檢測 (1) 室溫下檢查熱敏電阻的外觀有無缺損、封裝是否 牢靠、標(biāo)識(shí)是否清晰。 (2) 室溫下檢查熱敏電阻引線腳是否有松動(dòng)、是否光 亮、是否具有良好的可焊性。 (3) 常溫（ 25 2 ）下用萬用表測量熱敏電阻的額 定零功率阻值。 注意：測量零功率電阻的時(shí)間應(yīng)盡可能的短。 2) 動(dòng)作特性與恢復(fù)時(shí)間 (1) 用直流穩(wěn)壓電源給熱敏電阻通動(dòng)作電流，動(dòng)作電 流參照工藝文件。 (2) 記錄熱敏電阻的阻值達(dá)到高阻狀態(tài)的時(shí)間為動(dòng)作 時(shí)間。 (3) 高阻狀態(tài)后維持 5 秒鐘斷開熱敏電阻的電源， 記錄熱敏電阻阻值恢復(fù)到 2 倍初始阻值的時(shí)間，即 為恢復(fù)時(shí)間。 注意： a) 試驗(yàn)時(shí)盡量不要用鱷魚夾直接夾熱敏電阻的引腳。 b) 固定點(diǎn)離熱敏電阻本體不少于 0.5cm。 3) 不動(dòng)作特性試驗(yàn) (1) 將熱敏電阻串聯(lián)焊接在 PCB 板上，并在每個(gè)熱 敏電阻的兩端接出引線。 (2) 將熱敏電阻放在烘箱內(nèi)，引出端放在箱外，將烘 箱溫度升到 60 2 。 (3) 給熱敏電阻通額定交流電流，可以在回路中串聯(lián) 一個(gè)大功率的電阻使電流更加穩(wěn)定。 (4) 通電流 60 5min 內(nèi)用萬用表測量每個(gè)熱敏電阻 的壓降，計(jì)算出熱敏的阻值，并與初始值進(jìn)行比較 判斷是否在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)。 注意： a) 試驗(yàn)過程中注意不要讓樣品接觸到烘箱內(nèi)壁。 b) 通電過程中注意調(diào)節(jié)電流以保持穩(wěn)定。 4)低溫阻值 (1) 將熱敏電阻串聯(lián)焊接在 PCB 板上，并在每個(gè)熱 敏的兩端接出引線。 (2) 將熱敏電阻放在高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)，引出端放在高 低溫試驗(yàn)箱外。 (3) 將箱體溫度降到 -40 并保持 2h，用萬用表測量 熱敏電阻的阻值。 注意：測量零功率電阻的時(shí)間應(yīng)該控制在 10s以內(nèi)。 5) 居里溫度試驗(yàn) (1) 將熱敏電阻串聯(lián)焊接在 PCB 板上，并在每個(gè)熱 敏的兩端接出引線。 (2) 將熱敏電阻放在烘箱內(nèi)，引出端放在烘箱外。 (3) 將箱體溫度升到居里溫度的下限減去 1 并保持 30min，用萬用表測量熱敏電阻的阻值。 (4) 將箱體溫度升到居里溫度的上限并保持 30min， 用萬用表測量熱敏電阻的阻值。 (5) 判斷 2 倍的初始阻值是否在上下限溫度下測得 的阻值范圍內(nèi)。 注意：試驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量減少空氣流動(dòng)的影響。 6) 最大耐電壓試驗(yàn) (1) 試驗(yàn)前測量熱敏電阻阻值，常溫下先在熱敏電阻 的兩端加 220V 交流電壓，保持 3秒鐘，再將電壓升 到其最大耐電壓值，保持 30 秒后斷開電壓，恢復(fù) 3 小時(shí)后測量熱敏電阻的阻值。 (2) 交流耐壓試驗(yàn)結(jié)束后至少恢復(fù) 12 小時(shí)，再按照 步驟 1 重新進(jìn)行 1 次試驗(yàn)。 注意： a) 加電壓的過程中要保持電流不超過 0.5A。 b) 試驗(yàn)時(shí)注意高壓安全。