Temel PTC Bilgisi

PTC, Pozitif Sıcaklık Katsayısı'nın kısaltmasıdır ve genellikle büyük pozitif sıcaklık katsayısına sahip yarı iletken malzemelere veya bileşenlere atıfta bulunur. Genellikle PTC'den bahsettiğimizde, genellikle PTC termistörleri olarak bilinen Pozitif Sıcaklık Katsayılı Termistörlerden bahsediyoruz. PTC termistörler sıcaklığa duyarlı bir tür yarı iletken dirençtir ve sıcaklık belirli bir eşiği (Curie sıcaklığı) aştığında sıcaklık artışıyla birlikte dirençleri aniden artar.

Seramik malzemeler genellikle yüksek dirence sahip mükemmel yalıtkanlar olarak kullanılır. Seramik PTC termistörleri, baz olarak baryum titanat kullanılarak yapılır ve diğer polikristalin seramik malzemelerle katkılanır, bu da daha düşük direnç ve yarı iletken özellikler sağlar. Bu, kristalin kafes noktası olarak daha yüksek valansa sahip bir kimyasal elementin kasıtlı olarak katkılanması yoluyla elde edilir. Kafesteki baryum iyonlarının veya titanat iyonlarının bir kısmı, daha yüksek değerlikli iyonlarla değiştirilir ve böylece elektrik iletkenliğine katkıda bulunan belirli sayıda serbest elektron oluşturulur.

PTC (Pozitif Sıcaklık Katsayısı) etkisinin yani direncin ani artışının nedeni, malzemenin çok sayıda küçük mikrokristalden oluşan organizasyonunda yatmaktadır. Tane sınırları olarak bilinen bu kristallerin arayüzlerinde, elektronların bitişik bölgelere hareketini engelleyen bariyerler oluşur. Bunun sonucunda direnç yükselir. Bu etki, bariyer oluşumunu önleyen ve elektronların serbestçe akmasına izin veren yüksek dielektrik sabiti ve tanecik sınırlarındaki kendiliğinden polarizasyon kuvveti nedeniyle düşük sıcaklıklarda dengelenir. Bununla birlikte, yüksek sıcaklıklarda dielektrik sabiti ve polarizasyon kuvveti önemli ölçüde azalarak bariyerlerin ve direncin keskin bir şekilde artmasına neden olarak güçlü bir PTC etkisi sergiler.

Tartma ve Karıştırma: Baryum karbonat, titanyum dioksit ve diğer katkı maddeleri gibi malzemeler, gerekli elektriksel ve termal özelliklerin elde edilmesi için doğru bir şekilde tartılır ve karıştırılır.

1. Islak Öğütme: Karışım, düzgün bir macun oluşturmak için ıslak öğütmeye tabi tutulur.

2. Dehidrasyon ve Kurutma: Daha sonra macun kurutulur ve fazla nemin uzaklaştırılması için kurutulur.

3. Kuru Presleme: Kurutulmuş malzeme, diskler, dikdörtgenler, halkalar veya bal peteği yapıları gibi çeşitli şekillerde kuru preslenir.

4. Sinterleme: Preslenen boşluklar, seramik bileşenler oluşturmak için yüksek sıcaklıkta (yaklaşık 1400 derece) sinterlenir.

5. Elektrot Uygulaması: Seramik bileşenlerin yüzeyine iletken hale getirmek için elektrotlar uygulanır.

6. Direnç Sıralaması: Bileşenler, direnç değerlerine göre sınıflandırılmak için direnç sıralamasına tabi tutulur.

7. Tel Bağlama: Nihai ürünün yapısına bağlı olarak bileşenleri birbirine bağlamak için tel bağlama yapılır.

8. Yalıtım Kapsülleme: Bileşenler koruma amacıyla yalıtım malzemesi içine alınmıştır.

9. Montaj: Bileşenlerin montajı yapılır ve gerekiyorsa koruyucu kasalara yerleştirilir.

10. Dayanım Gerilimi Testi: Monte edilmiş PTC termistörleri, elektriksel güvenliklerini sağlamak için dayanım gerilimi testine tabi tutulur.

11. Direnç Testi: PTC termistörlerinin direnci, performanslarının doğrulanması için kontrol edilir.

12. Son Test: PTC termistörlerinin genel işlevselliğini değerlendirmek için kapsamlı testler yapılır.

13. Paketleme: Test edilmiş ve onaylanmış PTC termistörler sevkiyat için paketlenir.

14. Depolama: Paketlenmiş PTC termistörler dağıtılıncaya veya çeşitli uygulamalarda kullanılıncaya kadar uygun ortamda saklanır.

PTC termistörleri, direnç ve sıcaklık arasında, genellikle Direnç-Sıcaklık (RT) karakteristiği olarak bilinen, sıcaklığa bağlı bir ilişki sergiler. RT karakteristiği, PTC termistörünün sıfır güç direncinin belirli bir voltaj altında sıcaklığına bağımlılığını açıklar.

Sıfır güç direnci, PTC termistörünün belirli bir sıcaklıkta, uygulanan çok düşük bir güçle ölçüldüğünde direnç değerini ifade eder; o kadar düşüktür ki, güç kaybının neden olduğu direnç değişikliği ihmal edilebilir. Nominal sıfır güç direnci, 25 derecelik bir ortam sıcaklığında ölçülen değeri temsil eder.

 

 

 

• Rmin: minimum direnç

• Tmin: Rmin cinsinden sıcaklık

• Rtc: Rmin'in 2 katı

• Tc:

RT karakteristiğinin kalitesini karakterize eden anahtar parametre, RT eğrisinin dikliğini yansıtan sıcaklık katsayısıdır ( ). Daha yüksek bir sıcaklık katsayısı ( ), PTC termistörünün sıcaklık değişikliklerine karşı daha duyarlı olduğunu ve bunun da daha belirgin bir PTC etkisine yol açtığını gösterir. Başka bir deyişle, daha yüksek bir sıcaklık katsayısı, PTC termistörü için daha iyi performans ve daha uzun ömür anlamına gelir.

Bir PTC termistörün sıcaklık katsayısı ( ), sıcaklık değişiminin neden olduğu dirençteki bağıl değişim olarak tanımlanır. Şu formül kullanılarak hesaplanabilir:=(log(R2) - log(R1)) / (T2 - T1)

Genellikle T1, Tc + 15 derece ve T2, Tc + 25 derece olarak alınır; burada Tc, PTC termistörünün Curie sıcaklığıdır.

 

VI Özelliği

 

Akım-gerilim karakteristiği veya basitçe VI karakteristiği olarak da bilinen Gerilim-Akım (VI) karakteristiği, elektrik yükü altında termal dengeye ulaştığında bir PTC termistöründeki voltaj ve akım arasındaki karşılıklı bağımlılığı gösterir.

 

 

 

• Ik: Uygulanan Vk geriliminde çalışma akımı

• Ir: Vmax uygulandığında kaçak akım

• Vmax: Maksimum voltaj

• VN: Normal voltaj

• VD: Arıza Gerilimi

Bir PTC termistörün VI karakteristiği genel olarak üç bölgeye ayrılabilir:

Doğrusal Bölge (0-Vk): Bu bölgede gerilim ve akım arasındaki ilişki Ohm yasasını takip eder ve doğrusal olmayan önemli bir değişiklik yoktur. PTC termistörünün direncinde gözle görülür herhangi bir değişiklik göstermediği için eylemsiz bölge olarak da bilinir.

Geçiş Bölgesi (Vk-Vmax): Geçiş veya anahtarlama bölgesi olarak bilinen bu bölgede PTC termistörünün kendi kendine ısınması nedeniyle direnci hızlı bir değişime uğrar. Gerilim arttıkça akım azalır, bu da PTC termistörünün düşük direnç durumundan yüksek direnç durumuna geçmesine neden olur. Bu bölgeye eylem bölgesi de denir.

Arıza Bölgesi (VD ve üzeri): Arıza veya açma bölgesi olarak bilinen bu bölgede gerilimin artmasıyla birlikte akım da artar. PTC termistörünün direnci üstel bir azalma sergiler ve bu da daha yüksek voltajlar için daha yüksek akımlara neden olur. Sonuç olarak, PTC termistörünün sıcaklığı yükselir ve bu da direncin daha da azalmasına yol açar. Sonunda bu, PTC termistörünün termal bozulmasına veya tetiklenmesine neden olabilir.

VI karakteristiği, PTC termistörleri tarafından sağlanan aşırı akım koruması için önemli bir referanstır. Termistörün farklı voltaj ve akım koşullarındaki davranışının belirlenmesine yardımcı olarak aşırı akım akışına karşı etkin koruma sağlar.

Akım-Zaman Karakteristiği, voltajın uygulanması sırasında akımın zamanla değiştiği bir PTC termistörünün karakteristiğini ifade eder.

PTC termistörüne başlangıçta voltaj uygulandığında, o andaki akıma Başlangıç ​​Akımı denir. PTC termistörü termal dengeye ulaştığında kalan akıma Kaçak Akım denir.

Belirli bir ortam sıcaklığında, PTC termistörüne bir başlangıç ​​akımı (çalışma akımı olmasını sağlayan) uygulandığında, akımın başlangıç ​​akımının %50'sine düşmesi için geçen süreye Tepki Süresi veya Tepki Süresi Sabiti denir. Akım-zaman karakteristiği, PTC termistörlerinin otomatik manyetiklik giderme, gecikmeli başlatma ve aşırı yük koruması gibi çeşitli uygulamaları için önemli bir referanstır.