中心論題：
- 分析高分子PTC熱敏電阻用于過(guò)流保護的工作原理
- 分析環(huán)境溫度對高分子PTC熱敏電阻的影響
- 介紹高分子PTC熱敏電阻動(dòng)作后的恢復特性
解決方案：
- 高分子PTC熱敏電阻具有非線(xiàn)性PTC效應
- 高分子PTC熱敏電阻具有獨特的正溫度系數電阻特性適合用作過(guò)流保護器件
高分子PTC熱敏電阻用于過(guò)流保護
PTC效應
說(shuō)一種材料具有PTC (Positive Temperature Coefficient) 效應, 即正溫度系數效應，僅指此材料的電阻會(huì )隨溫度的升高而增加。如大多數金屬材料都具有PTC效應。在這些材料中，PTC效應表現為電阻隨溫度增加而線(xiàn)性增加，這就是通常所說(shuō)的線(xiàn)性PTC效應。
非線(xiàn)性PTC效應
經(jīng)過(guò)相變的材料會(huì )呈現出電阻沿狹窄溫度范圍內急劇增加幾個(gè)至十幾個(gè)數量級的現象，即非線(xiàn)性PTC效應，如圖1所示。相當多種類(lèi)型的導電聚合體會(huì )呈現出這種效應，如高分子PTC熱敏電阻。這些導電聚合體對于制造過(guò)電流保護裝置來(lái)說(shuō)非常有用。
圖1
高分子PTC熱敏電阻用于過(guò)流保護
高分子PTC熱敏電阻又經(jīng)常被人們稱(chēng)為自恢復保險絲（下面簡(jiǎn)稱(chēng)為熱敏電阻），由于具有獨特的正溫度系數電阻特性（即PTC特性，如圖1所示），因而極為適合用作過(guò)流保護器件。熱敏電阻的使用方法象普通保險絲一樣，是串聯(lián)在電路中使用，如圖2所示。
圖2
當電路正常工作時(shí)，熱敏電阻溫度與室溫相近、電阻很小，串聯(lián)在電路中不會(huì )阻礙電流通過(guò)；而當電路因故障而出現過(guò)電流時(shí)，熱敏電阻由于發(fā)熱功率增加導致溫度上升，當溫度超過(guò)開(kāi)關(guān)溫度（Ts，見(jiàn)圖3）時(shí)，電阻瞬間會(huì )劇增,回路中的電流迅速減小到安全值.為熱敏電阻對交流電路保護過(guò)程中電流的變化示意圖。熱敏電阻動(dòng)作后，電路中電流有了大幅度的降低，圖中t為熱敏電阻的動(dòng)作時(shí)間。由于高分子PTC熱敏電阻的可設計性好，可通過(guò)改變自身的開(kāi)關(guān)溫度（Ts）來(lái)調節其對溫度的敏感程度，因而可同時(shí)起到過(guò)溫保護和過(guò)流保護兩種作用，如KT16－1700DL規格熱敏電阻由于動(dòng)作溫度很低，因而適用于鋰離子電池和鎳氫電池的過(guò)流及過(guò)溫保護。
圖3
環(huán)境溫度對高分子PTC熱敏電阻的影響
高分子PTC熱敏電阻是一種直熱式、階躍型熱敏電阻，其電阻變化過(guò)程與自身的發(fā)熱和散熱情況有關(guān)，因而其維持電流（Ihold）、動(dòng)作電流（Itrip）及動(dòng)作時(shí)間受環(huán)境溫度影響。圖4為熱敏電阻典型的維持電流、動(dòng)作電流與環(huán)境溫度的關(guān)系示意圖。當環(huán)境溫度和電流處于A(yíng)區時(shí)，熱敏電阻發(fā)熱功率大于散熱功率而會(huì )動(dòng)作；當環(huán)境溫度和電流處于B區時(shí)發(fā)熱功率小于散熱功率，熱敏電阻將長(cháng)期處于不動(dòng)作狀態(tài)；當環(huán)境溫度和電流處于C區時(shí)，熱敏電阻的散熱功率與發(fā)熱功率接近，因而可能動(dòng)作也可能不動(dòng)作。圖5為熱敏電阻的動(dòng)作時(shí)間與電流及環(huán)境溫度的關(guān)系示意圖。熱敏電阻在環(huán)境溫度相同時(shí)，動(dòng)作時(shí)間隨著(zhù)電流的增加而急劇縮短；熱敏電阻在環(huán)境溫度相對較高時(shí)具有更短的動(dòng)作時(shí)間和較小的維持電流及動(dòng)作電流。
圖4
圖5
高分子PTC熱敏電阻動(dòng)作后的恢復特性
高分子PTC熱敏電阻由于電阻可恢復，因而可以重復多次使用。圖6為熱敏電阻動(dòng)作后，恢復過(guò)程中電阻隨時(shí)間變化的示意圖。電阻一般在十幾秒到幾十秒中即可恢復到初始值1.6倍左右的水平，此時(shí)熱敏電阻的維持電流已經(jīng)恢復到額定值，可以再次使用了。一般說(shuō)來(lái)，面積和厚度較小的熱敏電阻恢復相對較快；而面積和厚度較大的熱敏電阻恢復相對較慢。
圖6
