Pengetahuan Dasar tentang PTC

PTC adalah singkatan dari Positive Temperature Coefisien, umumnya mengacu pada bahan atau komponen semikonduktor dengan koefisien suhu positif yang besar. Biasanya, ketika kami menyebut PTC, yang kami maksud adalah Termistor Koefisien Suhu Positif, yang biasa disebut termistor PTC. Termistor PTC adalah jenis resistor semikonduktor dengan sensitivitas suhu, dan ketika suhu melebihi ambang batas tertentu (suhu Curie), resistansinya meningkat secara tiba-tiba seiring dengan kenaikan suhu.

Bahan keramik umumnya digunakan sebagai isolator yang sangat baik dengan ketahanan yang tinggi. Termistor PTC keramik dibuat menggunakan barium titanat sebagai bahan dasar dan diolah dengan bahan keramik polikristalin lainnya, sehingga menghasilkan resistansi dan karakteristik semikonduktor yang lebih rendah. Hal ini dicapai melalui doping yang disengaja terhadap unsur kimia dengan valensi lebih tinggi sebagai titik kisi kristal. Bagian dari ion barium atau ion titanat dalam kisi digantikan oleh ion valensi yang lebih tinggi, menciptakan sejumlah elektron bebas yang berkontribusi terhadap konduktivitas listrik.

Alasan terjadinya efek PTC (Koefisien Suhu Positif), yaitu peningkatan resistansi secara tiba-tiba, terletak pada pengorganisasian material, yang terdiri dari banyak mikrokristal kecil. Pada antarmuka kristal-kristal ini, yang dikenal sebagai batas butir, terbentuk penghalang yang menghalangi pergerakan elektron ke daerah yang berdekatan. Akibatnya resistensi menjadi tinggi. Efek ini diimbangi pada suhu rendah karena konstanta dielektrik yang tinggi dan kekuatan polarisasi spontan pada batas butir, yang mencegah pembentukan penghalang dan memungkinkan elektron mengalir bebas. Namun, pada suhu tinggi, konstanta dielektrik dan kekuatan polarisasi menurun secara signifikan, menyebabkan hambatan dan hambatan meningkat tajam, sehingga menunjukkan efek PTC yang kuat.

Penimbangan dan Pencampuran: Bahan, seperti barium karbonat, titanium dioksida, dan bahan tambahan lainnya, ditimbang dan dicampur secara akurat untuk mencapai sifat listrik dan termal yang diperlukan.

1. Penggilingan Basah: Campuran mengalami penggilingan basah hingga membentuk pasta yang seragam.

2. Dehidrasi dan Pengeringan: Pasta kemudian didehidrasi dan dikeringkan untuk menghilangkan kelembapan berlebih.

3. Pengepresan Kering: Bahan kering dipres kering menjadi berbagai bentuk, seperti cakram, persegi panjang, cincin, atau struktur sarang lebah.

4. Sintering: Blanko yang dipres disinter pada suhu tinggi (sekitar 1400 derajat) untuk membentuk komponen keramik.

5. Aplikasi Elektroda: Elektroda diaplikasikan pada permukaan komponen keramik untuk membuatnya konduktif.

6. Penyortiran Resistansi: Komponen menjalani pengurutan resistansi untuk mengklasifikasikannya berdasarkan nilai resistansinya.

7. Pengikatan Kawat: Tergantung pada struktur produk akhir, pengikatan kawat dilakukan untuk menghubungkan komponen.

8. Enkapsulasi Isolasi: Komponen dibungkus dalam bahan isolasi untuk perlindungan.

9. Perakitan: Komponen dirakit, dan jika diperlukan, ditempatkan dalam selubung pelindung.

10. Pengujian Tegangan Tahan: Termistor PTC yang dirakit menjalani pengujian tegangan tahan untuk memastikan keamanan listriknya.

11. Pengujian Resistansi: Resistansi termistor PTC diperiksa untuk memverifikasi kinerjanya.

12. Pengujian Akhir: Pengujian komprehensif dilakukan untuk mengevaluasi fungsionalitas termistor PTC secara keseluruhan.

13. Pengemasan: Termistor PTC yang diuji dan disetujui dikemas untuk pengiriman.

14. Penyimpanan: Termistor PTC yang dikemas disimpan di lingkungan yang sesuai hingga didistribusikan atau digunakan dalam berbagai aplikasi.

Termistor PTC menunjukkan hubungan yang bergantung pada suhu antara resistansi dan suhu, umumnya dikenal sebagai karakteristik Resistansi-Suhu (RT). Karakteristik RT menggambarkan ketergantungan resistansi daya nol termistor PTC pada suhunya, di bawah tegangan tertentu.

Resistansi daya nol mengacu pada nilai resistansi termistor PTC bila diukur pada suhu tertentu, dengan daya yang diberikan sangat rendah, sehingga perubahan resistansi yang disebabkan oleh disipasi daya dapat diabaikan. Resistansi daya nol terukur mewakili nilai yang diukur pada suhu sekitar 25 derajat.

 

 

 

• Rmin: resistensi minimum

• Tmin: Suhu dalam Rmin

• Rtc: 2 kali Rmin

• Tc:

Parameter kunci yang mencirikan kualitas karakteristik RT adalah koefisien suhu ( ), yang mencerminkan kecuraman kurva RT. Koefisien suhu yang lebih tinggi ( ) menunjukkan bahwa termistor PTC lebih sensitif terhadap perubahan suhu, sehingga efek PTC lebih nyata. Dengan kata lain, koefisien suhu yang lebih tinggi berarti kinerja yang lebih baik dan umur termistor PTC yang lebih lama.

Koefisien suhu ( ) dari termistor PTC didefinisikan sebagai perubahan relatif resistansi yang disebabkan oleh perubahan suhu. Dapat dihitung dengan rumus:=(log(R2) - log(R1)) / (T2 - T1)

Biasanya, T1 diambil sebagai Tc + 15 derajat , dan T2 diambil sebagai Tc + 25 derajat , di mana Tc adalah suhu Curie termistor PTC.

 

VI Karakteristik

 

Karakteristik Tegangan-Arus (VI), juga dikenal sebagai karakteristik tegangan-arus atau hanya karakteristik VI, menggambarkan saling ketergantungan antara tegangan dan arus dalam termistor PTC ketika mencapai kesetimbangan termal di bawah beban listrik.

 

 

 

• Ik: Arus operasi pada tegangan yang diberikan Vk

• Ir: Arus sisa ketika Vmax diterapkan

• Vmax: Tegangan maksimum

• VN: Tegangan normal

• VD : Tegangan Rusak

Karakteristik VI termistor PTC secara umum dapat dibagi menjadi tiga wilayah:

Wilayah Linier (0-Vk): Di wilayah ini, hubungan antara tegangan dan arus mengikuti hukum Ohm, dan tidak ada variasi nonlinier yang signifikan. Daerah ini juga dikenal sebagai daerah non-aksi karena termistor PTC tidak menunjukkan perubahan nyata pada resistansinya.

Daerah Transisi (Vk-Vmax): Di daerah ini, yang dikenal sebagai daerah transisi atau switching, resistansi termistor PTC mengalami perubahan yang cepat karena pemanasan sendiri. Ketika tegangan meningkat, arus berkurang, mengakibatkan termistor PTC beralih dari keadaan resistansi rendah ke keadaan resistansi tinggi. Wilayah ini juga disebut sebagai wilayah aksi.

Wilayah Kerusakan (VD ke atas): Di wilayah ini, yang dikenal sebagai wilayah kerusakan atau tersandung, arus meningkat seiring dengan peningkatan tegangan. Resistansi termistor PTC menunjukkan penurunan eksponensial, menghasilkan arus yang lebih tinggi untuk tegangan yang lebih tinggi. Sebagai konsekuensinya, suhu termistor PTC meningkat, menyebabkan penurunan resistensi lebih lanjut. Pada akhirnya, hal ini dapat menyebabkan kerusakan termal atau tersandungnya termistor PTC.

Karakteristik VI merupakan referensi penting untuk proteksi arus lebih yang diberikan oleh termistor PTC. Ini membantu menentukan perilaku termistor di bawah kondisi tegangan dan arus yang berbeda, memastikan perlindungan efektif terhadap aliran arus berlebihan.

Karakteristik Arus-Waktu mengacu pada karakteristik termistor PTC di mana arus berubah seiring waktu selama penerapan tegangan.

Ketika tegangan pertama kali diterapkan pada termistor PTC, arus pada saat itu disebut Arus Mulai. Ketika termistor PTC mencapai kesetimbangan termal, arus yang tersisa disebut sebagai Arus Sisa.

Pada suhu lingkungan tertentu, ketika arus awal (memastikan itu adalah arus operasi) diterapkan pada termistor PTC, waktu yang diperlukan agar arus turun hingga 50% dari arus awal disebut Waktu Respons atau Konstanta Waktu Respons. Karakteristik waktu saat ini merupakan referensi penting untuk berbagai aplikasi termistor PTC, seperti demagnetisasi otomatis, startup tertunda, dan perlindungan beban berlebih.