Conhecimento Básico de PTC

PTC é uma abreviatura de Coeficiente de Temperatura Positivo, geralmente referindo-se a materiais semicondutores ou componentes com um grande coeficiente de temperatura positivo. Normalmente, quando mencionamos PTC, estamos nos referindo a Termistores de Coeficiente de Temperatura Positivo, comumente conhecidos como termistores PTC. Os termistores PTC são um tipo de resistor semicondutor com sensibilidade à temperatura e, quando a temperatura ultrapassa um determinado limite (temperatura Curie), sua resistência aumenta abruptamente com o aumento da temperatura.

Materiais cerâmicos são comumente usados ​​como excelentes isolantes com alta resistência. Os termistores cerâmicos PTC são feitos com titanato de bário como base e dopados com outros materiais cerâmicos policristalinos, resultando em menor resistência e características semicondutoras. Isto é conseguido através da dopagem intencional de um elemento químico com maior valência como ponto da rede do cristal. Parte dos íons de bário ou íons de titanato na rede é substituída pelos íons de maior valência, criando um certo número de elétrons livres que contribuem para a condutividade elétrica.

A razão do efeito PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo), ou seja, do aumento abrupto da resistência, está na organização do material, que consiste em muitos pequenos microcristais. Nas interfaces desses cristais, conhecidas como limites de grão, formam-se barreiras que dificultam a movimentação dos elétrons para regiões adjacentes. Como resultado, a resistência torna-se alta. Este efeito é compensado em baixas temperaturas devido à alta constante dielétrica e à força de polarização espontânea nos limites dos grãos, que evitam a formação de barreiras e permitem que os elétrons fluam livremente. Porém, em altas temperaturas, a constante dielétrica e a força de polarização diminuem significativamente, fazendo com que as barreiras e a resistência aumentem acentuadamente, exibindo um forte efeito PTC.

Pesagem e mistura: Os materiais, como carbonato de bário, dióxido de titânio e outros aditivos, são pesados ​​e misturados com precisão para atingir as propriedades elétricas e térmicas exigidas.

1. Moagem úmida: A mistura passa por moagem úmida para formar uma pasta uniforme.

2. Desidratação e Secagem: A pasta é então desidratada e seca para remover o excesso de umidade.

3. Prensagem a seco: O material seco é prensado a seco em vários formatos, como discos, retângulos, anéis ou estruturas em favo de mel.

4. Sinterização: Os blanks prensados ​​são sinterizados em alta temperatura (cerca de 1400 graus) para formar componentes cerâmicos.

5. Aplicação do eletrodo: Os eletrodos são aplicados na superfície dos componentes cerâmicos para torná-los condutores.

6. Classificação de resistência: Os componentes passam por classificação de resistência para classificá-los com base em seus valores de resistência.

7. Ligação de fios: Dependendo da estrutura do produto final, é realizada a ligação de fios para conectar os componentes.

8. Encapsulamento de Isolamento: Os componentes são envoltos em material isolante para proteção.

9. Montagem: Os componentes são montados e, se necessário, colocados em caixas protetoras.

10. Teste de tensão suportável: Os termistores PTC montados passam por testes de tensão suportável para garantir sua segurança elétrica.

11. Teste de resistência: A resistência dos termistores PTC é verificada para verificar seu desempenho.

12. Teste Final: Testes abrangentes são realizados para avaliar a funcionalidade geral dos termistores PTC.

13. Embalagem: Os termistores PTC testados e aprovados são embalados para envio.

14. Armazenamento: Os termistores PTC embalados são armazenados em ambiente adequado até serem distribuídos ou utilizados em diversas aplicações.

Os termistores PTC exibem uma relação dependente da temperatura entre resistência e temperatura, comumente conhecida como característica Resistência-Temperatura (RT). A característica RT descreve a dependência da resistência de potência zero do termistor PTC em sua temperatura, sob uma tensão especificada.

A resistência de potência zero refere-se ao valor da resistência do termistor PTC quando medido a uma determinada temperatura, com uma potência aplicada muito baixa, tão baixa que a alteração da resistência causada pela dissipação de potência pode ser desprezada. A resistência nominal de potência zero representa o valor medido a uma temperatura ambiente de 25 graus.

 

 

 

• Rmin: resistência mínima

• Tmin: Temperatura em Rmin

• Rtc: 2 vezes de Rmin

• Tc:

O parâmetro chave que caracteriza a qualidade da característica RT é o coeficiente de temperatura ( ), que reflete a inclinação da curva RT. Um coeficiente de temperatura mais alto ( ) indica que o termistor PTC é mais sensível às mudanças de temperatura, resultando em um efeito PTC mais pronunciado. Em outras palavras, um coeficiente de temperatura mais alto significa melhor desempenho e maior vida útil do termistor PTC.

O coeficiente de temperatura () de um termistor PTC é definido como a mudança relativa na resistência causada por uma mudança de temperatura. Pode ser calculado usando a fórmula:=(log(R2) - log(R1)) / (T2 - T1)

Normalmente, T1 é considerado Tc + 15 grau e T2 é considerado Tc + 25 grau, onde Tc é a temperatura Curie do termistor PTC.

 

Característica VI

 

A característica Tensão-Corrente (VI), também conhecida como característica corrente-tensão ou simplesmente característica VI, ilustra a interdependência entre tensão e corrente em um termistor PTC quando atinge o equilíbrio térmico sob carga elétrica.

 

 

 

• Ik: Corrente operacional na tensão aplicada Vk

• Ir: Corrente residual quando Vmax é aplicado

• Vmáx: Tensão máxima

• VN: Tensão normal

• VD: Tensão de Ruptura

A característica VI de um termistor PTC geralmente pode ser dividida em três regiões:

Região Linear (0-Vk): Nesta região, a relação entre tensão e corrente segue a lei de Ohm e não há variação não linear significativa. Também é conhecida como região de não ação porque o termistor PTC não apresenta nenhuma alteração perceptível em sua resistência.

Região de Transição (Vk-Vmax): Nesta região, conhecida como região de transição ou comutação, a resistência do termistor PTC sofre uma rápida mudança devido ao autoaquecimento. À medida que a tensão aumenta, a corrente diminui, resultando na mudança do termistor PTC de um estado de baixa resistência para um estado de alta resistência. Esta região também é chamada de região de ação.

Região de ruptura (VD e superior): Nesta região, conhecida como região de ruptura ou disparo, a corrente aumenta com o aumento da tensão. A resistência do termistor PTC apresenta uma diminuição exponencial, resultando em correntes mais altas para tensões mais altas. Como consequência, a temperatura do termistor PTC aumenta, levando a uma diminuição adicional na resistência. Eventualmente, isso pode causar ruptura térmica ou disparo do termistor PTC.

A característica VI é uma referência importante para proteção de sobrecorrente fornecida por termistores PTC. Ajuda a determinar o comportamento do termistor sob diferentes condições de tensão e corrente, garantindo proteção eficaz contra fluxo excessivo de corrente.

A Característica Corrente-Tempo refere-se à característica de um termistor PTC onde a corrente muda com o tempo durante a aplicação de tensão.

Quando a tensão é inicialmente aplicada ao termistor PTC, a corrente naquele momento é chamada de Corrente Inicial. À medida que o termistor PTC atinge o equilíbrio térmico, a corrente que permanece é chamada de Corrente Residual.

A uma determinada temperatura ambiente, quando uma corrente inicial (garantindo que seja a corrente operacional) é aplicada ao termistor PTC, o tempo necessário para a corrente diminuir para 50% da corrente inicial é chamado de Tempo de Resposta ou Constante de Tempo de Resposta. A característica tempo-corrente é uma referência importante para diversas aplicações de termistores PTC, como desmagnetização automática, inicialização retardada e proteção contra sobrecarga.