人们冬天取暖常用到PTC暖风机,夏天晚上用到PTC电热驱蚊器,这两个产品中的心脏部件均为PTC半导体陶瓷。常见的暖风机有3种,类型:电阻丝加热、石英管红外加热、PTC陶瓷热风机。PTC暖风机主要优点是:没有明火、不消耗氧气、不会过热、节能,它的热效率很高,可达到96%,而电阻丝及石英管则分别为60%及40%。最近,为了节能,上海有报道,将在广泛使用的饮水器中用PTC加热器,以达到节能的目的。PTC陶瓷的特性中,有一个看来很简单的电阻温度特性。
在室温附近它为半导体,电阻很低,电子可自由流动和迁移,当加上电压V后,就产生电流I,其发热功率=V×I,通过不断加热,温度上升到一个转折温度处(称作居里温度),这时材料本身的电阻突然猛增几万或几十万倍。这时电子流就遇到很大的阻碍,由于电阻很大,使电流或加热功率迅速下降为极小值,发热体将降温冷却。当冷却至温度低于时,电阻又变小,电流及功率又增大,使发热体再次恢复升温。这样往复变化,最后达到平衡温度(通常约220℃~240℃)。PTC陶瓷在居里温度区内为低电阻,是很好的发热体,超过居里温度,它就出现高电阻,使温度不能过热,它这时起一个控温开关的作用。所以PTC陶瓷既是一个发热体,又是一个控温器,即:PTC陶瓷=发热体+控温器,它对环境温度及外加电压的高低均可响应:当环境温度高时它供热少,当环境温度低时它供热就多,即按需供热。当外加电压低时,它电流火、电压高时,则电流小。因而使用的电压范围很宽,110~220伏均可。
PTC陶瓷在居里温度以上的温区,电阻会逐渐增高的效应称为PTC效应(英文含义:正温度系数)。为什么在居里附近温度时,电阻会突然猛增呢?这是由于在居里温度附近,材料发生了晶型转变(相变):从低温的四方晶型(半导体),变成高温时的立方晶型(绝缘体),就像冰在0℃转变成水一样,也是一种相变。
利用PTC效应可发展许多方面的应用。
除暖风机外,北方地区天气寒冷,许多超市或店铺门口,常采用热风门帘以隔开寒风,这就可用PTC散热器,其功率可达十几千瓦。其他的加热应用:如保温热碟,茶杯或牛奶放在热碟上,可以保温且不需要很大的功率。驱蚊器也是利用PTC加热器,使驱蚊药片或药水受热,按一定速率挥发,功率仅5瓦,即使在早上忘记关电源,也不会发生危险,这充分说明其安全可靠性。保温饭盒可为室内外车船上的工作人员或学生,供应温热食品。
生活中,人们离不开电冰箱及空调器,这类设备中均用到压缩机,它们要不停地启动及停止。启动时要求大的启动电流和启动转矩,当启动后进入正常运行时,则该电路应断开。开启和断开的动作须往复循环许多万次,利用PTC马达启动器即可完全满足要求,动作达数十万次。人们在享受空调及电冰箱时,PTC元件正在日日夜夜地为您服务。
电视机中的鲜明色彩是由电子束的偏转完成的,但如外部有杂散磁场,就会影响电子束,使彩色及图像扭曲。利用PTC消磁器所提供的大冲击电流,就可消除杂散磁场,所以电视机开机时均离不开PTC消磁器。
电话线路中,当遇到意外短路、或遇到雷击时,会产生强大的感应电压。有时由下高压线碰上电话线等情况时,均会产生过电压或过电流,损毁程控交换机电路,使通讯中断。当引入PTC限流器及变阻器后,如发生过压过流时,它的电阻立刻猛增,使电路中断,从而保护电路不受损伤,故障过去后它的电阻立刻下降,从而恢复通路,不像保险丝损毁后,要在复杂线路中寻出损坏的保险丝进行调换,非常繁复而费时。
美发、美容是女同胞日常生活中的重要内容,PTC卷发器及烫发器具有恒温发热、不伤头发、使用安全的优点而受到广泛欢迎。一种面部桑拿浴器用PTC元件加热水,形成蒸汽,用来蒸熏面部皮肤,使面部血液循环加强,消除毛孔污垢以美容。如在水中加入药剂,还可达到保健作用。利用类似原理,日本松下公司制成了蒸汽木梳,梳理头发时可护理头发,已大量销售。