一．PTC元件的特点。

PTC是正温度系数电阻（Positive Temperature Coefficient）的缩写。最常用的PTC是一类以钛酸钡（

Ba TiO3）为基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个数量级（103~108倍），电阻体具有较大的温度系数。

下面，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, Pb3O4, 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量、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。配料的精度也对产品性能产生极大的影响。

２．球磨粉碎、去水

将称好的几种原料粉、磨球、纯水装入球磨机中球磨粉碎，以及混合均匀。球磨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

固相合成也叫预烧，是将混合好的原料放入高温炉中进行反应，形成均匀的固溶体，固溶体的通式可写

成(Ba x,Sr y, Pb z)TiO3，其中x+y+z＝１，固相合成的温度根据材料和配比选择为1000~ 1250℃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，需要进行球磨粉碎，以利烧成。二次球磨的方法与

合成前的球磨类似。

５．成形

PTC材料可制成各种形状，如：圆片、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。蜂房状元件用挤出方法成

形。

６．烧成

将成形后的坯片放入高温炉中，按一定的烧成条件，烧成具有所需PTC特性的半导体陶瓷。烧成曲线和

烧成气氛对产品的性能影响很大，在生产中要严格控制好，以便提高产品性能和成品率。

三、PTC材料的内部结构及电极形成。

1. PTC的结构如图１所示，PTC材料是一种多晶体陶瓷，由晶粒、气孔及晶界组成。晶粒的尺寸大概在

2~10μm之间,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。

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元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：化学镀镍、烧渗及各种活性金属层。

化学镀的方法为：将PTC陶瓷体表面经敏化、活化处理，然后在镀液中浸渍，镀上一层镍层，再经250

~500℃的高温处理即可。

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℃温度下烧渗，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、镍粉、锌粉等。

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陶瓷体的电阻与其自身的温度有关。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曲线中的Ａ段。若温度在Tmin与Tmax之

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，如曲线中的Ｂ段，具有应用价值的也就是这

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Ｒmin之比值为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 120℃时，称为高温PTC材料；反之称为低温PTC材料。R25指的是

PTC在25℃的常温下的电阻值。另一个代表PTC特性的数值是αＴ值，即材料的电阻温度系数，其计算公式

为

αＴ（％／℃）＝2.303*(lgR2-lgR1)/(T2-T1)

R25值可根据用途选定为1Ω-100KΩ.PTC效应一般要大于3个数量级（103）。αＴ值一般要大于10%/℃

１．Ｉ－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曲线要受测试时的环境温度和散热条件的影响。当环境温度下降及散热加快时，

曲线会上移、右移，如图4虚线所示。

１．I—t特性。

当给 PTC陶瓷加上一个额定电压后，流经陶瓷体的电流将随时间延长而变化。在加上电压后的短时间（

0-0.5秒）内，电流达到最大电流Ｉmax，随后，电流逐渐下降，最后降至Ｉ∞而稳定下来。

Ｉ—t曲线亦会随环境温度和散热条件的不同而变化。当环境温度下降，以及散热加快时，曲线上移，

如图5中虚线所示。

五、PTC的应用

１．利用PTC的电阻与温度关系。

在图３中，Ｂ段曲线所示，PTC的电阻随温度上升而增大。利用这种特性，我们可做成恒温发热体、过

热保护器及温度传感器等。

恒温发热。在常温下，PTC是低电阻。在加上电压后，电流较大，温度上升。但当PTC陶瓷体充分发热后

，电阻增大，电流减小，发热功率P= U2/R比散热功率小，故温度下降；温度下降后，又导致电阻减小，

电流增大，加大发热功率，温度复而上升；这样的负反馈将使发热体的温度维持恒定。

过热保护器。PTC热敏电阻与负载一起串联在电路中，而且两者距离非常近。因负载电阻的阻抗远比常

温时的PTC的阻抗大，PTC上的电压降非常小，PTC基本上不发热。但当意外原因使负载发热，PTC感受到负

载的热量而使其自身和温度升高，PTC的电阻将会急剧增大。这样流经PTC的电流将会减小，也就是电路的

电流减小，保护了负载不会因电流过大而烧坏。负载可以是电机，变压器以及电路元件等等。

２．利用PTC的电流与电压特性

在图４中的Ｂ段，PTC所施加的电压越高，电流越小。利用这一特性可做成过电流保护元件。如果PTC的

居里温度和电阻选择适当，即是一种过电流保护电路。PTC串联在电路中，当电路正常工作时，PTC不发热

；但当电路的电流异常增大时，PTC发热后温度升高，自身电阻增加而电压降增加，电流则减小，可保护

电路不会被大电流烧坏。当电路恢复正常后，PTC的温度下降，电路又可流过正常的电流。这样的过电流

保护元件相当于一只永久性保险丝。目前，这种元件已用于电话交换机等设备的保护。

3. 利用PTC的电流与时间特性

PTC热敏电阻与消磁线圈串接在电源电路中，可组成彩色电电视机消磁电路。当电路接通的一瞬间，电

路的电流达到 30A以上，继而逐渐减小，最后电流稳定在4-6mA。

这样达到消除彩电显像管上的地磁或其余剩磁的目的。

PTC元件以及配合继电器、双金属开关、晶体管等可做成各种各样的电流保护、温度保护、延时开关、

温度传感等多种电路。

目前，PTC可以应用的领域有：①录像机、计算机以及其他精密设备的干燥防潮，仓库、家庭、衣物、

药材的干燥防潮。②热风室内加热、热风干燥。③电热驱蚊器、开水壶、按摩器、电烙铁、电熨斗、加湿

机、卷发器、直发器等器具的加热。④彩电彩显消磁器、冰箱等各种单相马达的启动器、电路延时器、荧

火灯延时启动器。⑤电话等通信设施、马达、变压器、计算机等设备仪器的过流、超温保护。⑥各种仪器

、设备、家用电器的温度传感和温度补偿。