压敏电阻器是利用半导体材料的非线性伏安特性而制成的一种电压敏感元件。
下图给出了压敏电阻器的伏安特性曲线，可以看出，它是一条对称的非线性曲线当外加电压较低时，流过电阻的电流很小，压敏电阻器呈高阻状态;当外加电压达到或超过压敏电压Uc时，压敏电阻器的阻值急剧下降并迅速导通，其工作电流会增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其他元件不会肉过压而损坏。
压敏电阻器的伏安特性曲线
<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="http://www.elecfans.com/yuanqijian/UploadPic/2009-9/200991917447131.jpg" alt="" width="336" height="285" border="0" />&nbsp;
下图所示的是氧化锌压敏电阻的微观结构，它包括氧化锌(ZnO) 晶粒以及晶粒周围的晶界层。氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率很高，相邻两个晶粒之间便形成了一个压敏单元每个单元的击穿电压大约为3.5V 。在压敏电阻器内许许多多的这种单元进行串联和并联便构成了压敏电阻器的基体。串联的单元越多，其击穿的电压就越高;基体的横截面积越大，其通流容量也越大。
氧化锌压敏电阻的微观结构
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<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="http://www.elecfans.com/yuanqijian/UploadPic/2009-9/200991917448208.jpg" alt="" width="311" height="207" border="0" />&nbsp;
压敏电阻器在电路中通常并接在被保护电器的输入端，如下图所示。
压敏电阻器组成的保护电路
<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="http://www.elecfans.com/yuanqijian/UploadPic/2009-9/200991917449184.jpg" alt="" width="296" height="180" border="0" />&nbsp;
从图中可以看出，压敏电阻器的阻抗Zv与电路总阻抗(包括浪涌阻抗Zs) 构成了分压器，因此压敏电阻器的限制电压可由下式确定: Vc = VsZv/(Zs+ Zv) 式中: Vc限制电压; Vs----浪涌电压; Zv----压敏电阻器的阻抗，它可以从正常值的几兆欧降到几欧，甚至小于1&Omega;; Zs----电路总阻扰。 从上式可见， Zv在瞬间流过很大电流时，瞬间过电压大部分降落在Zs 上，而用电被保护电器得到的电压在其耐压之下，因而能起到保护作用。
压敏电阻器的工作特性曲线
<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="http://www.elecfans.com/yuanqijian/UploadPic/2009-9/200991917449244.jpg" alt="" width="327" height="255" border="0" />&nbsp;
压敏电阻器的工作特性曲线如上图所示，通过它可以更明确看出压敏电阻器对过电压的保护作用。直线段为电路总阻抗Zs 所确定的负载线，曲线是压敏电阻器伏安特性曲线，两者的交点Q 即为保护工作点，它对应的限制电压为儿，它是使用了压敏电阻器后加在用电器具上的工作电压。Vs 为浪涌电压，它已超过了用电器具的耐压值Vl。加入压敏电阻器后，工作电压V小于Vl，有效地保护了用电器具。

压敏电阻器是利用半导体材料的非线性伏安特性而制成的一种电压敏感元件。

压敏电阻器的工作原理及特性

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 临界温度热敏电阻CTR（CriTICal Temperature Resistor）具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小，具有很大的负温度系数．构成材料是钒、钡、锶、磷等元素氧化物的混合烧结体，是半玻璃状的半导体，也称CTR为玻璃态热敏电阻．
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&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 骤变温度随添加锗、钨、钼等的氧化物而变．这是由于不同杂质的掺入，使氧化钒的晶格间隔不同造成的．若在适当的还原气氛中五氧化二钒变成二氧化钒，则电阻急变温度变大；若进一步还原为三氧化二钒，则急变消失．产生电阻急变的温度对应于半玻璃半导体物性急变的位置，因此产生半导体-金属相移．CTR能够作为控温报警等应用．
　　热敏电阻的理论研究和应用开发已取得了引人注目的成果．随着高、精、尖科技的应用，对热敏电阻的导电机理和应用的更深层次的探索，以及对性能优良的新材料的深入研究，将会取得迅速发展．

临界温度热敏电阻CTR（CriTICal Temperature Resistor）具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小，具有很大的负温度系数．构成材料是钒、钡、锶、磷等元素氧化物的混合烧结体，是半玻璃状的半导体，也称CTR为玻璃态热敏电阻．

CTR热敏电阻

概述
&nbsp; &nbsp; 过流保护用PTC热敏电阻是一种对异常温度及异常电流自动保护、自动恢复的保护元件， 俗称"自复保险丝""万次保险丝"。它取代传统的保险丝，可广泛用于马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流过热保护， 过流保护用PTC热敏电阻通过其阻值突变限制整个线路中的消耗来减少残余电流值。 传统的保险丝在线路熔断后无法自行恢复，而过流保护用PTC热敏电阻在故障撤除后即可恢复到预保护状态，当再次出现故障时又可以实现其过流过热保护功能 。
 选用过流保护用PTC热敏电阻作为过流过热保护元件， 首先确认线路最大正常工作电流（就是过流保护用PTC热敏电阻的不动作电流）和过流保护用PTC热敏电阻安装位置（正常工作时）最高环境温度、其次是保护电流（就是过流保护用PTC热敏电阻的动作电流）、最大工作电压、额定零功率电阻，同时也应考虑元件的外形尺寸等因素。 &nbsp;如下图所示：使用环境温度，不动作电流及动作电流三者之间的关系。
 应用原理
&nbsp; &nbsp; 当电路处于正常状态时，通过过流保护用PTC热敏电阻的电流小于额定电流， 过流保护用PTC热敏电阻处于常态，阻值很小，不会影响被保护电路的正常工作。当电路出现故障，电流大大超过额定电流时， 过流保护用PTC热敏电阻陡然发热，呈高阻态，使电路处于相对"断开"状态，从而保护电路不受破坏。当故障排除后，过流保护用PTC热敏电阻亦自动回复至低阻态，电路恢复正常工作。
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图2为电路正常工作时的伏-安特性曲线和负载曲线示意图，由A点到B点，施加在PTC热敏电阻上的电压逐步升高，流过PTC热敏电阻的电流也线性增加，表明PTC热敏电阻的电阻值基本不变， 即保持在低电阻态；由B点到E点，电压逐步升高，PTC热敏电阻由于发热而电阻迅速增大，流过PTC热敏电阻的电流的也迅速降低，表明PTC热敏电阻进入保护状态。正常的负载曲线低于B点，PTC热敏电阻就不会进入保护状态。
&nbsp; &nbsp; 通常而言有三种过流过热保护的类型：
&nbsp; &nbsp; 1、电流过流（图3）：RL1为正常工作时的负载曲线，当负载阻值减少， 如变压器线路短路，负载曲线由RL1变为RL2，超过B点， PTC热敏电阻器进入保护状态；
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2、电压过流（图4）：电源电压增加，如220V电源线突然升到380V，负载曲线由RL1变为RL2，超过B点， PTC热敏电阻器进入保护状态；
&nbsp;
3、温度过热（图5）：当环境温度升高超过一定限度，PTC热敏电阻器伏-安特性曲线由A-B-E变成A-B1-F，负载曲线RL超过B1点，PTC热敏电阻器进入保护状态；
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过流保护电路图
 型号参数
 通用线路过流保护用PTC热敏电阻 过流保护PTC热敏电阻器选用指南
&nbsp; &nbsp; 1.最大工作电压
&nbsp; &nbsp; PTC热敏电阻器串联在电路中，正常工作时仅有一小部分电压保持在PTC热敏电阻器上，当PTC热敏电阻器启动呈高阻态时，必须承受几乎全部的电源电压，因此选择PTC热敏电阻器时，要有足够高的最大工作电压，同时还要考虑到电源电压可能产生的波动。
&nbsp; &nbsp; 2.不动作电流和动作电流
&nbsp; &nbsp; 为得到可靠的开关功能，动作电流至少要超过不动作电流的两倍。
&nbsp; &nbsp; 由于环境温度对不动作电流和动作电流的影响极大(见下图)，因此要把最坏的情况考虑进去， 不动作电流应选用在允许的最高环境温度时的值，对动作电流来说，选应用在较低环境温度下的值。
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&nbsp;3.在最大工作电压时允许的最大电流
&nbsp; &nbsp; 需要PTC热敏电阻器执行保护功能时，要检查电路中是否有产生超过允许的最大电流的条件，一般是指用户存在产生短路可能性的情况。规格书已经给出了最大电流值，超过这个值使用时，可导致PTC热敏电阻器破坏或早期失效。
&nbsp; &nbsp; 4.开关温度（居里温度）
&nbsp; &nbsp; 我们可提供居里温度80 ℃、100 ℃、120 ℃、140 ℃的的过流保护元件，一方面，不动作电流取决于居里温度和PTC热敏电阻器芯片的直径， 从降低成本方面考虑， 应选用高居里温度和小尺寸元件；另一方面须考虑，这样选择的PTC热敏电阻器会有较高的表面温度，是否会在线路中导致不希望的副作用。一般情况下，居里温度要超过最高使用环境温度20 ~ 40 ℃。
&nbsp; &nbsp; 5.使用环境的影响
&nbsp; &nbsp; 在接触化学试剂或在使用灌注料或填料时，须特别小心钛酸钡陶瓷被还原导致PTC热敏电阻器效应下降，以及由于灌注造成的导热条件变化，都可能导致PTC热敏电阻器局部过热而损坏。
&nbsp; &nbsp; 附:电源变压器过流保护PTC热敏电阻的选用举例
&nbsp; &nbsp; 已知一电源变压器初级电压220V，次级电压16V，次级电流1.5A， 次级异常时的初级电流约350mA，10分钟之内应进入保护状态，变压器工作环境温度-10 ~ 40 ℃，正常工作时温升15 ~ 20 ℃， PTC热敏电阻器靠近变压器安装，请选定一PTC热敏电阻器用于初级保护。 &nbsp; &nbsp; 1.确定最大工作电压 &nbsp; &nbsp; 已知变压器工作电压220V，考虑电源波动的因素，最大工作电压应达到220V&times;（1+20%）=264V &nbsp; &nbsp; PTC热敏电阻器的最大工作电压选265V。 &nbsp; &nbsp; 2.确定不动作电流 &nbsp; &nbsp; 经计算和实际测量，变压器正常工作时初级电流125mA，考虑到PTC热敏电阻器的安装位置的环境温最高达60 ℃，可确定不动作电流在60 ℃时应为130~ 140mA。 &nbsp; &nbsp; 3.确定动作电流 &nbsp; &nbsp; 考虑到PTC热敏电阻器的安装位置的环境温度最低可达到-10 ℃或25℃， &nbsp;可确定动作电流在-10 ℃或25℃时应为340~ 350mA，动作时间约5分钟。 &nbsp; &nbsp; 4.确定额定零功率电阻R25 &nbsp; &nbsp; PTC热敏电阻器串联在初级中，产生的电压降应尽量小，PTC热敏电阻器自身的发热功率也应尽量小，一般PTC热敏电阻器的压降应小于总电源的1%，R25经计算： &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;220V &times; 1% &divide;0.125A=17.6 &Omega; &nbsp; &nbsp; 5.确定最大电流 &nbsp; &nbsp; 经实际测量， 变压器次级短路时， 初级电流可达到500mA，如果考虑到初级线圈发生部分短路时有更大的电流通过，PTC热敏电阻器的最大电流确定在1A以上。 &nbsp; &nbsp; 6. 确定居里温度和外形尺寸 &nbsp; &nbsp; 考虑到PTC热敏电阻器的安装位置的环境温最高可达60 ℃， 选择居里温度时在此基础上增加40 ℃， 居里温度为100 ℃，但考虑到低成本， 以及PTC热敏电阻器未安装在变压器线包内， 其较高的表面温度不会对变压器产生不良作用，故居里温度可选择120 ℃，这样PTC热敏电阻器的直径可减小一档，成本可以下降。 &nbsp; &nbsp; 7.确定PTC热敏电阻器型号 &nbsp; &nbsp; 根据以上要求，查阅我们公司的规格表，选定MZ11-10P15RH265 &nbsp; &nbsp; 即: 最大工作电压265V，额定零功率电阻值15&Omega;&plusmn; 25%，不动作电流140 mA， 动作电流350 mA，最大电流1.2A，居里温度120 ℃，最大尺寸为&oslash;11.0mm。
&nbsp; &nbsp; PTC的失效模式
&nbsp; &nbsp; 衡量PTC热敏电阻器可靠性有两个主要指标：
&nbsp; &nbsp; A.耐电压能力----超过规定的电压可导致PTC热敏电阻器短路击穿， 施加高电压可淘汰耐压低的产品，确保PTC热敏电阻器在最大工作电压（Vmax）以下是安全的； &nbsp; &nbsp; B、耐电流能力----超过规定的电流或开关次数可导致PTC热敏电阻器呈现不可恢复的高阻态而失效， 循环通断试验不能全部淘汰早期失效的产品。
&nbsp; &nbsp; 在规定的使用条件下， PTC失效后呈现高电阻态。长期（一般大于1000小时）施加在PTC热敏电阻器上的电压导致其常温电阻升高的幅度极小， 居里温度超过200℃的PTC发热元件相对要明显。除PTC发热元件外，PTC失效的主要原因是由于开关操作中陶瓷体中心产生应力开裂。 在PTC热敏电阻器动作动过程中，PTC瓷片内温度、电阻率、电场、和功率密度的分布不均匀导致中心应力大而分层裂开。
&nbsp; &nbsp; 使用注意事项
&nbsp; &nbsp; 1、焊接 &nbsp; &nbsp; 在焊接时要注意，PTC热敏电阻器不能由于过分的加热而受到损害。必须遵守下列的最高的温度，最长的时间和最小的距离： 　　　　　　　　　　　　　　　　 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;浸焊　　　　　　　烙铁焊 &nbsp; &nbsp; 溶池温度　　　　　　　　　　　 &nbsp; &nbsp; &nbsp;max. 260 ℃　　　　max. 360℃ &nbsp; &nbsp; 钎焊时间　　　　　　　　　　　 &nbsp; &nbsp; &nbsp;max. 10s 　　　　　max. 5 s &nbsp; &nbsp; 距PTC热敏电阻器最小的距离　 　 &nbsp; &nbsp; &nbsp;min. 6mm 　　　　　min. 6mm &nbsp; &nbsp; 在较恶劣的钎焊条件下将会引起电阻值的变化。
&nbsp; &nbsp; 2、涂层和灌注 &nbsp; &nbsp; 在PTC热敏电阻器上加涂层和灌注时，不允许在固化和以后的处理中由于不同的热膨胀而出现机械应力。请谨慎使用灌注材料或填料。在固化时不允许超过PTC热敏电阻器的上限温度。此外，要注意到，灌注材料必须是化学中性的。在PTC热敏电阻器中钛酸盐陶瓷的还原可能会导致电阻降低和电性能的丧失；由于灌注而引起热散热条件的变化可能会引起在PTC热敏电阻器上局部的过热而导致其被毁坏。
&nbsp; &nbsp; 3、清洗 &nbsp; &nbsp; 氟利昂，三氯乙烷或四氯乙烯等温和的清洗剂均适用于清洗， 同样可以使用超声波清洗的方法，但是一些清洗剂可能会损害热敏电阻的性能，清洗前最好进行试验或到我公司咨询。
&nbsp; &nbsp; 4、贮藏条件与期限 &nbsp; &nbsp; 如果存贮得当，PTC热敏电阻器的存贮期没有什么期限限制。为了保持PTC热敏电阻器的可焊性， 应在没有侵蚀性的气氛中进行贮藏，同时要注意空气湿度，温度以及容器材料。元件应尽可能的在原包装中进行贮藏。对未焊接的PTC热敏电阻器的金属覆层的触碰可能会导致可焊性能降低。暴露在过潮或过高温度下，一些规格产品性能可能会改变，比如锡铅的可焊性等，但是在正常的电器元件保存条件下可以长期保存。
&nbsp; &nbsp; 5、注意事项 &nbsp; &nbsp; 为避免PTC热敏电阻器发生失效／短路／烧毁等事故，使用（测试）PTC热敏电阻器时应特别注意如下事项： &nbsp; &nbsp; 不要在油中或水中或易燃易爆气体中使用（测试）PTC热敏电阻器； &nbsp; &nbsp; 不要在超出"最大工作电流"或"最大工作电压"条件下使用（测试）PTC热敏电阻器。

过流保护用PTC热敏电阻是一种对异常温度及异常电流自动保护、自动恢复的保护元件， 俗称"自复保险丝""万次保险丝"。

过流保护PTC热敏电阻

NTC（NegaTIve Temperature Coeff1Cient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料．该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻．其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化．现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料．
<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://oksht-mall.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/images/2020-10-26/e39555a94e1b4339b991ba84d91b4c1f-微信截图_20201026161023.png" alt="NTC热敏电阻" width="409" height="274" />
　　NTC热敏半导瓷大多是尖晶石结构或其他结构的氧化物陶瓷，具有负的温度系数，电阻值可近似表示为：
　　式中RT、RT0分别为温度T、T0时的电阻值，Bn为材料常数．陶瓷晶粒本身由于温度变化而使电阻率发生变化，这是由半导体特性决定的．
　　NTC热敏电阻器的发展经历了漫长的阶段．1834年，科学家首次发现了硫化银有负温度系数的特性．1930年，科学家发现氧化亚铜-氧化铜也具有负温度系数的性能，并将之成功地运用在航空仪器的温度补偿电路中．随后，由于晶体管技术的不断发展，热敏电阻器的研究取得重大进展．1960年研制出了N1C热敏电阻器．NTC热敏电阻器广泛用于测温、控温、温度补偿等方面．下面介绍一个温度测量的应用实例，NTC热敏电阻测温用原理如图4所示．
　　它的测量范围一般为-10～+300℃，也可做到-200～+10℃，甚至可用于+300～+1200℃环境中作测温用．RT为NTC热敏电阻器；R2和R3是电桥平衡电阻；R1为起始电阻；R4为满刻度电阻，校验表头，也称校验电阻；R7、R8和W为分压电阻，为电桥提供一个稳定的直流电源．R6与表头（微安表）串联，起修正表头刻度和限制流经表头的电流的作用．R5与表头并联，起保护作用．在不平衡电桥臂（即R1、RT）接入一只热敏元件RT作温度传感探头．由于热敏电阻器的阻值随温度的变化而变化，因而使接在电桥对角线间的表头指示也相应变化．这就是热敏电阻器温度计的工作原理．
　　热敏电阻器温度计的精度可以达到0.1℃，感温时间可少至10s以下．它不仅适用于粮仓测温仪，同时也可应用于食品储存、医药卫生、科学种田、海洋、深井、高空、冰川等方面的温度测量．

随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料．该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻．

NTC热敏电阻

PTC热敏电阻 　　PTC（PosiTIve Temperature Coeff1Cient）是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料，可专门用作恒定温度传感器．该材料是以BaTIO3或SrTIO3或PbTIO3为主要成分的烧结体，其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化，常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导（体）瓷；同时还添加增大其正电阻温度系数的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物，采用一般陶瓷工艺成形、高温烧结而使钛酸铂等及其固溶体半导化，从而得到正特性的热敏电阻材料．其温度系数及居里点温度随组分及烧结条件（尤其是冷却温度）不同而变化．
<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://oksht-mall.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/images/2020-10-26/5894226c27c340ac9a805363b1e64065-微信截图_20201026160430.png" alt="热敏电阻" width="497" height="364" /> 　　钛酸钡晶体属于钙钛矿型结构，是一种铁电材料，纯钛酸钡是一种绝缘材料．在钛酸钡材料中加入微量稀土元素，进行适当热处理后，在居里温度附近，电阻率陡增几个数量级，产生PTC效应，此效应与BaTiO3晶体的铁电性及其在居里温度附近材料的相变有关．钛酸钡半导瓷是一种多晶材料，晶粒之间存在着晶粒间界面．该半导瓷当达到某一特定温度或电压，晶体粒界就发生变化，从而电阻急剧变化． 　　钛酸钡半导瓷的PTC效应起因于粒界（晶粒间界）．对于导电电子来说，晶粒间界面相当于一个势垒．当温度低时，由于钛酸钡内电场的作用，导致电子极容易越过势垒，则电阻值较小．当温度升高到居里点温度（即临界温度）附近时，内电场受到破坏，它不能帮助导电电子越过势垒．这相当于势垒升高，电阻值突然增大，产生PTC效应．钛酸钡半导瓷的PTC效应的物理模型有海望表面势垒模型、丹尼尔斯等人的钡缺位模型和叠加势垒模型，它们分别从不同方面对PTC效应作出了合理解释．
<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://oksht-mall.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/images/2020-10-26/dff44ddedf0944febf6d86b1c2ec3cd2-微信截图_20201026155926.png" alt="热敏电阻" width="343" height="264" /> 　　实验表明，在工作温度范围内，PTC热敏电阻的电阻-温度特性可近似用实验公式表示： 　　RT=RT0expBp（T-T0） 　　式中RT、RT0表示温度为T、T0时电阻值，Bp为该种材料的材料常数． 　　PTC效应起源于陶瓷的粒界和粒界间析出相的性质，并随杂质种类、浓度、烧结条件等而产生显著变化．最近，进入实用化的热敏电阻中有利用硅片的硅温度敏感元件，这是体型且精度高的PTC热敏电阻，由n型硅构成，因其中的杂质产生的电子散射随温度上升而增加，从而电阻增加． 　　PTC热敏电阻于1950年出现，随后1954年出现了以钛酸钡为主要材料的PTC热敏电阻．PTC热敏电阻在工业上可用作温度的测量与控制，也用于汽车某部位的温度检测与调节，还大量用于民用设备，如控制瞬间开水器的水温、空调器与冷库的温度，利用本身加热作气体分析和风速机等方面．下面简介一例对加热器、马达、变压器、大功率晶体管等电器的加热和过热保护方面的应用。 　　PTC热敏电阻除用作加热元件外，同时还能起到&ldquo;开关&rdquo;的作用，兼有敏感元件、加热器和开关三种功能，称之为&ldquo;热敏开关&rdquo;．电流通过元件后引起温度升高，即发热体的温度上升，当超过居里点温度后，电阻增加，从而限制电流增加，于是电流的下降导致元件温度降低，电阻值的减小又使电路电流增加，元件温度升高，周而复始，因此具有使温度保持在特定范围的功能，又起到开关作用．利用这种阻温特性做成加热源，作为加热元件应用的有暖风器、电烙铁、烘衣柜、空调等，还可对电器起到过热保护作用．

在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料，可专门用作恒定温度传感器．该材料是以BaTIO3或SrTIO3或PbTIO3为主要成分的烧结体，其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化

PTC热敏电阻

陶瓷材料通常用作高电阻的优良绝缘体，而陶瓷PTC热敏电阻是以钛酸钡为基，掺杂其它的多晶陶瓷材料制造的，具有较低的电阻及半导特性。通过有目的的掺杂一种化学价较高的材料作为晶体的点阵元来达到的： 在晶格中钡离子或钛酸盐离子的一部分被较高价的离子所替代，因而得到了一定数量产生导电性的自由电子。对于PTC热敏电阻效应，也就是电阻值阶跃增高的原因，在于材料组织是由许多小的微晶构成的，在晶粒的界面上， 即所谓的晶粒边界(晶界)上形成势垒，阻碍电子越界进入到相邻区域中去，因此而产生高的电阻，这种效应在温度低时被抵消： 在晶界上高的介电常数和自发的极化强度在低温时阻碍了势垒的形成并使电子可以自由地流动。 而这种效应在高温时，介电常数和极化强度大幅度地降低，导致势垒及电阻大幅度地增高 ，呈现出强烈的PTC效应。
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PTC热敏电阻制造流程
将能够达到电气性能和热性能要求的混合物 (碳酸钡和二氧化钛以及其它的材料) 称量、混合再湿法研磨， 脱水干燥后干压成型制成圆片形、长方形、圆环形、蜂窝状的毛坯。 这些压制好的毛坯在较高的温度下(1400℃左右)烧结成陶瓷，然后上电极使其表面金属化，根据其电阻值分档检测。 按照成品的结构形式钎焊封装或装配外壳，之后进行最后的全面检测。
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陶瓷材料通常用作高电阻的优良绝缘体，而陶瓷PTC热敏电阻是以钛酸钡为基，掺杂其它的多晶陶瓷材料制造的，具有较低的电阻及半导特性。

PTC热敏电阻组织结构和功能原理

热敏电阻的基础知识
PTC热敏电阻
PTC是PosiTIve Temperature Coefficient 的缩写，意思是正的温度系数， 泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。
<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://oksht-mall.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/images/2020-10-26/a7b6546fbd984c9a983b93fd8663807a-微信截图_20201026150901.png" alt="电阻" width="257" height="231" />
PTC热敏电阻组织结构和功能原理
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陶瓷材料通常用作高电阻的优良绝缘体，而陶瓷PTC热敏电阻是以钛酸钡为基，掺杂其它的多晶陶瓷材料制造的，具有较低的电阻及半导特性。通过有目的的掺杂一种化学价较高的材料作为晶体的点阵元来达到的： 在晶格中钡离子或钛酸盐离子的一部分被较高价的离子所替代，因而得到了一定数量产生导电性的自由电子。对于PTC热敏电阻效应，也就是电阻值阶跃增高的原因，在于材料组织是由许多小的微晶构成的，在晶粒的界面上， 即所谓的晶粒边界(晶界)上形成势垒，阻碍电子越界进入到相邻区域中去，因此而产生高的电阻，这种效应在温度低时被抵消： 在晶界上高的介电常数和自发的极化强度在低温时阻碍了势垒的形成并使电子可以自由地流动。 而这种效应在高温时，介电常数和极化强度大幅度地降低，导致势垒及电阻大幅度地增高 ，呈现出强烈的PTC效应。
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PTC热敏电阻制造流程
将能够达到电气性能和热性能要求的混合物 (碳酸钡和二氧化钛以及其它的材料) 称量、混合再湿法研磨， 脱水干燥后干压成型制成圆片形、长方形、圆环形、蜂窝状的毛坯。 这些压制好的毛坯在较高的温度下(1400℃左右)烧结成陶瓷，然后上电极使其表面金属化，根据其电阻值分档检测。 按照成品的结构形式钎焊封装或装配外壳，之后进行最后的全面检测。
称量 &gt;&gt; 球磨 &gt;&gt; 预烧结 &gt;&gt; 造粒 &gt;&gt; 成型 &gt;&gt; 烧结 &gt;&gt; 上电极 &gt;&gt; 阻值分选&gt;&gt; 钎焊 &gt;&gt; 封装装配 &gt;&gt; 打标志 &gt;&gt; 耐压检测&gt;&gt; 阻值检测 &gt;&gt; 最终检测 &gt;&gt; 包装 &gt;&gt; 入库
PTC热敏电阻与温度的依赖关系（R-T特性）
电阻-温度特性通常简称阻温特性，指在规定的电压下，PTC热敏电阻零功率电阻与电阻体温度之间的依赖关系。
零功率电阻，是指在某一温度下测量PTC热敏电阻值时，加在PTC热敏电阻上的功耗极低，低到因其功耗引起的PTC热敏电阻的阻值变化可以忽略不计。额定零功率电阻指环境温度25℃条件下测得的零功率电阻值 。
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Rmin : 最小电阻
Tmin : Rmin时的温度
RTc : 2倍Rmin
Tc : 居里温度
T25 Tmin Tc T(℃)
表征阻温特性好坏的重要参数是温度系数&alpha;，反映的是阻温特性曲线的陡峭程度。温度系数&alpha;越大，PTC热敏电阻对温度变化的反应就越灵敏，即PTC效应越显著，其相应的PTC热敏电阻的性能也就越好，使用寿命就越长。PTC热敏电阻的温度系数定义为温度变化导致的电阻的相对变化 。 &alpha; = (lgR2-lgR1)/(T2-T1) 一般情况下，T1取Tc+15℃、T2取Tc+25℃来计算温度系数。
电压和电流的关系（V-I特性）
电压-电流特性简称伏安特性， 它展示了PTC热敏电阻在加电气负载达到热平衡的情况下，电压与电流的相互依赖关系。
Ik 在外加电压Vk时的动作电流
Ir 外加电压Vmax时的残余电流
Vmax 最大工作电压
VN 额定电压
VD 击穿电压
PTC热敏电阻的伏安特性大致可分为三个区域：
在0-Vk之间的区域称为线性区，此间的电压和电流的关系基本符合欧姆定律，不产生明显的非线性变化， 也称不动作区。在Vk-Vmax之间的区域称为跃变区，此时由于PTC热敏电阻的自热升温，电阻值产生跃变， 电流随着电压的上升而下降，所以此区也称动作区。在VD以上的区域称为击穿区，此时电流随着电压的上升而上升，PTC热敏电阻的阻值呈指数型下降，于是电压越高，电流越大，PTC热敏电阻的温度越高，阻值反而越低， 很快就导致PTC热敏电阻的热击穿。伏安特性是过载保护PTC热敏电阻的重要参考特性。
电流和时间的关系（I-t特性）
电流-时间特性是指PTC热敏电阻在施加电压的过程中，电流随时间变化的特性。 开始加电瞬间的电流称为起始电流，达到热平衡时的电流称为残余电流。
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一定环境温度下，给PTC热敏电阻加一个起始电流(保证是动作电流)， 通过PTC热敏电阻的电流降低到起始电流的50%时经历的时间就是动作时间。电流-时间特性是自动消磁PTC热敏电阻、延时启动PTC热敏电阻、过载保护PTC热敏电阻的重要参考特性。

PTC是PosiTIve Temperature Coefficient 的缩写，意思是正的温度系数， 泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。

热敏电阻的基础知识

晶体管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极最大电流、最大反向电压、反向电流等。 　　※ 电流放大系数 　　电流放大系数也称电流放大倍数，用来表示晶体管放大能力。 　　根据晶体管工作状态的不同，电流放大系数又分为直流电流放大系数和交流电流放大系数。 　　1、直流电流放大系数 直流电流放大系数也称静态电流放大系数或直流放大倍数，是指在静态无变化信号输入时，晶体管集电极电流IC与基极电流IB的比值，一般用hFE或&beta;表示。 　　2、交流电流放大系数 交流电流放大系数也称动态电流放大系数或交流放大倍数，是指在交流状态下，晶体管集电极电流变化量△IC与基极电流变化量△IB的比值，一般用hfe或&beta;表示。 　　hFE或&beta;既有区别又关系密切，两个参数值在低频时较接近，在高频时有一些差异。 　　 耗散功率
　　耗散功率也称集电极最大允许耗散功率PCM，是指晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。 　　耗散功率与晶体管的最高允许结温和集电极最大电流有密切关系。晶体管在使用时，其实际功耗不允许超过PCM值，否则会造成晶体管因过载而损坏。 　　通常将耗散功率PCM小于1W的晶体管称为小功率晶体管，PCM等于或大于1W、小于5W的晶体管被称为中功率晶体管，将PCM等于或大于5W的晶体管称为大功率晶体管。 　　 频率特性
　　晶体管的电流放大系数与工作频率有关。若晶体管超过了其工作频率范围，则会出现放大能力减弱甚至失去放大作用。 　　晶体管的频率特性参数主要包括特征频率fT和最高振荡频率fM等。 　　1、特征频率fT 晶体管的工作频率超过截止频率f&beta;或f&alpha;时，其电流放大系数&beta;值将随着频率的升高而下降。特征频率是指&beta;值降为1时晶体管的工作频率。 　　通常将特征频率fT小于或等于3MHZ的晶体管称为低频管，将fT大于或等于30MHZ的晶体管称为高频管，将fT大于3MHZ、小于30MHZ的晶体管称为中频管。 　　2、最高振荡频率fM 最高振荡频率是指晶体管的功率增益降为1时所对应的频率。 　　通常，高频晶体管的最高振荡频率低于共基极截止频率f&alpha;，而特征频率fT则高于共基极截止频率f&alpha;、低于共集电极截止频率f&beta;。 　　集电极最大电流ICM 　　集电极最大电流是指晶体管集电极所允许通过的最大电流。当晶体管的集电极电流IC超过ICM时，晶体管的&beta;值等参数将发生明显变化，影响其正常工作，甚至还会损坏。 　　最大反向电压 　　最大反向电压是指晶体管在工作时所允许施加的最高工作电压。它包括集电极&mdash;发射极反向击穿电压、集电极&mdash;基极反向击穿电压和发射极&mdash;基极反向击穿电压。 　　1、集电极&mdash;&mdash;集电极反向击穿电压 该电压是指当晶体管基极开路时，其集电极与发射极之间的最大允许反向电压，一般用VCEO或BVCEO表示。 　　2、基极&mdash;&mdash; 基极反向击穿电压 该电压是指当晶体管发射极开路时，其集电极与基极之间的最大允许反向电压，用VCBO或BVCBO表示。 　　3、发射极&mdash;&mdash;发射极反向击穿电压 该电压是指当晶体管的集电极开路时，其发射极与基极与之间的最大允许反向电压，用VEBO或BVEBO表示。 　　 反向电流
　　晶体管的反向电流包括其集电极&mdash;基极之间的反向电流ICBO和集电极&mdash;发射极之间的反向击穿电流ICEO。 　　1．集电极&mdash;&mdash;基极之间的反向电流ICBO ICBO也称集电结反向漏电电流，是指当晶体管的发射极开路时，集电极与基极之间的反向电流。ICBO对温度较敏感，该值越小，说明晶体管的温度特性越好。 　　2．集电极&mdash;&mdash;发射极之间的反向击穿电流ICEO ICEO是指当晶体管的基极开路时，其集电极与发射极之间的反向漏电电流，也称穿透电流。此电流值越小，说明晶体管的性能越好。

晶体管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极最大电流、最大反向电压、反向电流等。

晶体管主要参数

按半导体材料和极性分类
　　按晶体管使用的半导体材料可分为硅材料晶体管和锗材料晶体管。按晶体管的极性可分为锗NPN型晶体管、锗PNP晶体管、硅NPN型晶体管和硅PNP型晶体管。
按结构及制造工艺分类：晶体管按其结构及制造工艺可分为扩散型晶体管、合金型晶体管和平面型晶体管。
按电流容量分类：晶体管按电流容量可分为小功率晶体管、中功率晶体管和大功率晶体管。
按工作频率分类: 晶体管按工作频率可分为低频晶体管、高频晶体管和超高频晶体管等。
按封装结构分类: 晶体管按封装结构可分为金属封装（简称金封）晶体管、塑料封装（简称塑封）晶体管、玻璃壳封装（简称玻封）晶体管、表面封装（片状）晶体管和陶瓷封装晶体管等。其封装外形多种多样。
按功能和用途分类: 晶体管按功能和用途可分为低噪声放大晶体管、中高频放大晶体管、低频放大晶体管、开关晶体管、达林顿晶体管、高反压晶体管、带阻晶体管、带阻尼晶体管、微波晶体管、光敏晶体管和磁敏晶体管等多种类型。
　　
电力晶体管　
　　电力晶体管按英文Giant Transistor直译为巨型晶体管，是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar JuncTIon Transistor&mdash;BJT），所以有时也称为Power BJT；其特性有：耐压高，电流大，开关特性好，但驱动电路复杂，驱动功率大；GTR和普通双极结型晶体管的工作原理是一样的。
　　
光晶体管
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　　　光晶体管（phototransistor）由双极型晶体管或场效应晶体管等三端器件构成的光电器件。光在这类器件的有源区内被吸收，产生光生载流子，通过内部电放大机构，产生光电流增益。光晶体管三端工作，故容易实现电控或电同步。光晶体管所用材料通常是砷化镓（CaAs），主要分为双极型光晶体管、场效应光晶体管及其相关器件。双极型光晶体管通常增益很高，但速度不太快，对于GaAs-GaAlAs，放大系数可大于1000，响应时间大于纳秒，常用于光探测器，也可用于光放大。场效应光晶体管响应速度快（约为50皮秒），但缺点是光敏面积小，增益小（放大系数可大于10），常用作极高速光探测器。与此相关还有许多其他平面型光电器件，其特点均是速度快（响应时间几十皮秒）、适于集成。这类器件可望在光电集成中得到应用。
　　
双极晶体管
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　　　双极晶体管（bipolar transistor）指在音频电路中使用得非常普遍的一种晶体管。双极则源于电流系在两种半导体材料中流过的关系。双极晶体管根据工作电压的极性而可分为NPN型或PNP型。
　　
双极结型晶体管
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　　　双极结型晶体管（Bipolar JuncTIon Transistor&mdash;BJT）又称为半导体三极管，它是通过一定的工艺将两个PN结结合在一起的器件，有PNP和NPN两种组合结构；外部引出三个极：集电极，发射极和基极，集电极从集电区引出，发射极从发射区引出，基极从基区引出（基区在中间）；BJT有放大作用，重要依靠它的发射极电流能够通过基区传输到达集电区而实现的，为了保证这一传输过程，一方面要满足内部条件，即要求发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小，另一方面要满足外部条件，即发射结要正向偏置（加正向电压）、集电结要反偏置；BJT种类很多，按照频率分，有高频管，低频管，按照功率分，有小、中、大功率管，按照半导体材料分，有硅管和锗管等；其构成的放大电路形式有：共发射极、共基极和共集电极放大电路。
　　
场效应晶体管　
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　　场效应晶体管（field effect transistor）利用场效应原理工作的晶体管。英文简称FET。场效应就是改变外加垂直于半导体表面上电场的方向或大小，以控制半导体导电层（沟道）中多数载流子的密度或类型。它是由电压调制沟道中的电流，其工作电流是由半导体中的多数载流子输运。这类只有一种极性载流子参加导电的晶体管又称单极型晶体管。与双极型晶体管相比，场效应晶体管具有输入阻抗高、噪声小、极限频率高、功耗小，制造工艺简单、温度特性好等特点，广泛应用于各种放大电路、数字电路和微波电路等。以硅材料为基础的金属?氧化物?半导体场效应管（MOSFET)和以砷化镓材料为基础的肖特基势垒栅场效应管（MESFET）是两种最重要的场效应晶体管，分别为MOS大规模集成电路和MES超高速集成电路的基础器件。
　　
静电感应晶体管
　　　静电感应晶体管SIT(StaTIc InducTIon Transistor)诞生于1970年，实际上是一种结型场效应晶体管。将用于信息处理的小功率SIT器件的横向导电结构改为垂直导电结构，即可制成大功率的SIT器件。SIT是一种多子导电的器件，其工作频率与电力MOSFET相当，甚至超过电力MOSFET，而功率容量也比电力MOSFET大，因而适用于高频大功率场合，目前已在雷达通信设备、超声波功率放大、脉冲功率放大和高频感应加热等某些专业领域获得了较多的应用。
　　但是SIT在栅极不加任何信号时是导通的，栅极加负偏压时关断，这被称为正常导通型器件，使用不太方便。此外，SIT通态电阻较大，使得通态损耗也大，因而SIT还未在大多数电力电子设备中得到广泛应用。
　　
单电子晶体管
　　　用一个或者少量电子就能记录信号的晶体管。随着半导体刻蚀技术和工艺的发展，大规模集成电路的集成度越来越高。以动态随机存储器(DRAM)为例，它的集成度差不多以每两年增加四倍的速度发展，预计单电子晶体管将是最终的目标。目前一般的存储器每个存储元包含了20万个电子，而单电子晶体管每个存储元只包含了一个或少量电子，因此它将大大降低功耗，提高集成电路的集成度。1989年斯各特(J.H. F.Scott-Thomas)等人在实验上发现了库仑阻塞现象。在调制掺杂异质结界面形成的二维电子气上面，制作一个面积很小的金属电极，使得在二维电子气中形成一个量子点，它只能容纳少量的电子，也就是它的电容很小，小于一个？F (10~15法拉)。当外加电压时，如果电压变化引起量子点中电荷变化量不到一个电子的电荷，则将没有电流通过。直到电压增大到能引起一个电子电荷的变化时，才有电流通过。因此电流-电压关系不是通常的直线关系，而是台阶形的。这个实验在历史上第一次实现了用人工控制一个电子的运动，为制造单电子晶体管提供了实验依据。为了提高单电子晶体管的工作温度，必须使量子点的尺寸小于10纳米，目前世界各实验室都在想各种办法解决这个问题。有些实验室宣称已制出室温下工作的单电子晶体管，观察到由电子输运形成的台阶型电流&mdash;&mdash;电压曲线，但离实用还有相当的距离。
　　
绝缘栅双极晶体管
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　　　绝缘栅双极晶体管（Insulate-Gate Bipolar Transistor&mdash;IGBT）综合了电力晶体管（Giant Transistor&mdash;GTR）和电力场效应晶体管（Power MOSFET）的优点，具有良好的特性，应用领域很广泛；IGBT也是三端器件：栅极，集电极和发射极。

按晶体管使用的半导体材料可分为硅材料晶体管和锗材料晶体管。按晶体管的极性可分为锗NPN型晶体管、锗PNP晶体管、硅NPN型晶体管和硅PNP型晶体管。

晶体管的分类

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晶体管的出现，是电子技术之树上绽开的一朵绚丽多彩的奇葩。
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　　同电子管相比，晶体管具有诸多优越性：
　　①晶体管的构件是没有消耗的。无论多么优良的电子管，都将因阴极原子的变化和慢性漏气而逐渐劣化。由于技术上的原因，晶体管制作之初也存在同样的问题。随着材料制作上的进步以及多方面的改善，晶体管的寿命一般比电子管长100到1000倍，称得起永久性器件的美名。
　　②晶体管消耗电能极少，仅为电子管的十分之一或几十分之一。它不像电子管那样需要加热灯丝以产生自由电子。一台晶体管收音机只要几节干电池就可以半年一年地听下去，这对电子管收音机来说，是难以做到的。
　　③晶体管不需预热，一开机就工作。例如，晶体管收音机一开就响，晶体管电视机一开就很快出现画面。电子管设备就做不到这一点。开机后，非得等一会儿才听得到声音，看得到画面。显然，在军事、测量、记录等方面，晶体管是非常有优势的。
　　④晶体管结实可靠，比电子管可靠100倍，耐冲击、耐振动，这都是电子管所无法比拟的。另外，晶体管的体积只有电子管的十分之一到百分之一，放热很少，可用于设计小型、复杂、可靠的电路。晶体管的制造工艺虽然精密，但工序简便，有利于提高元器件的安装密度。
　　正因为晶体管的性能如此优越，晶体管诞生之后，便被广泛地应用于工农业生产、国防建设以及人们日常生活中。1953年，首批电池式的晶体管收音机一投放市场，就受到人们的热烈欢迎，人们争相购买这种收音机。接着，各厂家之间又展开了制造短波晶体管的竞赛。此后不久，不需要交流电源的袖珍&ldquo;晶体管收音机&rdquo;开始在世界各地出售，又引起了一个新的消费热潮。
　　由于硅晶体管适合高温工作，可以抵抗大气影响，在电子工业领域是最受欢迎的产品之一。从1967年以来，电子测量装置或者电视摄像机如果不是&ldquo;晶体管化&rdquo;的，那么就别想卖出去一件。轻便收发机，甚至车载的大型发射机也都晶体管化了。
　　另外，晶体管还特别适合用作开关。它也是第二代计算机的基本元件。人们还常常用硅晶体管制造红外探测器。就连可将太阳能转变为电能的电池&mdash;&mdash;太阳能电池也都能用晶体管制造。这种电池是遨游于太空的人造卫星的必不可少的电源。晶体管这种小型简便的半导体元件还为缝纫机、电钻和荧光灯开拓了电子控制的途径。
　　从1950年至1960年的十年间，世界主要工业国家投入了巨额资金，用于研究、开发与生产晶体管和半导体器件。例如，纯净的锗或硅半导体，导电性能很差，但加入少量其它元素（称为杂质）后，导电性能会提高许多。但是要想把定量杂质正确地熔入锗或硅中，必须在一定的温度下，通过加热等方法才能实现。而一旦温度高于摄氏75度，晶体管就开始失效。为了攻克这一技术难关，美国政府在工业界投资数百万美元，
　　以开展这项新技术的研制工作。在这样雄厚的财政资助下，没过多久，人们便掌握了这种高熔点材料的提纯、熔炼和扩散的技术。特别是晶体管在军事计划和宇宙航行中的威力日益显露出来以后，为争夺电子领域的优势地位，世界各国展开了激烈的竞争。为实现电子设备的小型化，人们不惜成本，纷纷给电子工业以巨大的财政资助。
　　自从1904年弗莱明发明真空二极管，1906年德福雷斯特发明真空三极管以来，电子学作为一门新兴学科迅速发展起来。但是电子学真正突飞猛进的进步，还应该是从晶体管发明以后开始的。尤其是PN结型晶体管的出现，开辟了电子器件的新纪元，引起了一场电子技术的革命。在短短十余年的时间里，新兴的晶体管工业以不可战胜的雄心和年轻人那样无所顾忌的气势，迅速取代了电子管工业通过多年奋斗才取得的地位，一跃成为电子技术领域的排头兵。

在短短十余年的时间里，新兴的晶体管工业以不可战胜的雄心和年轻人那样无所顾忌的气势，迅速取代了电子管工业通过多年奋斗才取得的地位，一跃成为电子技术领域的排头兵。

晶体管出现的意义

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