硬件学习之器件篇

PTC：PositiveTemperatureCoefficient 正温度系数的热敏电阻，也叫自恢复保险丝，是一种具有温

度敏感性的半导体电阻，一旦超过一定的温度(居里温度，规格书里面有写)时，其电阻值会随着温

度的升高，几乎呈阶跃性的增加。

PTC分高分子（有机材料）和陶瓷两种：

高分子英文缩写是PPTC（PolyerPositive Temperature Coefficent）

陶瓷的英文缩写是CPTC（CeramicPositive Temperature Coefficent）

高分子PTC为过流6000次后，阻值无太大变化仍有PTC效应。

陶瓷的为PTC为过流10万次后，阻值无太大变化仍有PTC效应。

由于材料和工艺的差异，PPTC的成本低（消费电子产品上大多采用PPTC），CPTC的寿命、耐

压、耐流较好。

其基本原理是一种能量的平衡：

当电流流过元器件时，由于电流消耗功率产生热量，所产生的热量一部分分散发到环境中去，一部

分则增加了高分子材料的温度。在相应的工作电流下，元件产生的热量和散发的热量达到平衡，电

流可以正常通过。当过大电流产生时，元器件急剧产生热量而不能及时散发出去，导致元器件内高

分子材料温度上升，当温度达到材料结晶熔化温度时，高分子材料急剧膨胀，阻断由导电粒子组成

的导电通路，导致电阻值迅速上升，限制了大电流通过，从而起到过流保护的作用。

当故障排除后，PTC重新冷却结晶，体积收缩，导电粒子重新形成导电通路，自复保险丝恢复为低

阻状态，从而完成对电路的保护，无须人工更换。

动作后电阻值恢复：

1、不通电源情况下，直接用热风枪加热到居里温度，电阻值变化后，撤掉热风枪加热，大概10S

左右，电阻值恢复。

2、通电源情况下，直接用热风枪加热到居里温度，电阻值变化后，撤掉热风枪加热后，分两种情

况：

A、负载电流比较小时，PTC本体可以有效散热，本体温度降到居里温度以下，电阻值恢复正常。

B、负载电流比较大时，PTC本体没法有效散热，本体温度还时高于居里温度，电阻值还是一直高

阻。

总之，是看负载、环境温度是否导致PTC本体温度是高于还是低于居里温度，相应的电阻值是不变

还是恢复。如果，直接拔掉电源的话，PTC上没有电流，自身不会产生热，很快就会恢复常温下的

电阻值。

即，PTC热敏电阻本体温度的变化，可以由流过PTC热敏电阻的电流来获得，也可以由外界输入热

量，或者这两者的叠加来获得。 

图1 PTC热敏电阻工作原理

PTC自恢复保险丝规格书中的参数：

 图2 PTC规格书中的参数

1、不动作电流IH

不动作电流，即额定电流或保持电流，指在规定的时间和温度条件下，不导致PTC热敏电阻呈现高

阻态的最大电流。

不同工作环境下的不动作电流如下图所示，温度越高，Ihold电流越小。

热递减效应ThermalDerating：25°C时的IH电流时2.5A，而85°C时的IH电流时1.1A。即在使用过程

中，要进行考虑环境温度，留有余量。

图3 PTC规格书中的热递减效应表

2、动作电流IT

指在规定的时间和温度条件下,使PTC热敏电阻阻值呈阶跃型增加时的最小电流。

timeto trip 跳动时间：跳动时间= 最大电压上升至80%时间- 跳动时间电流开始时间。

图4 PTC time to trip表（不同电流下的触发时间）

timeto trip测试：在室温下测试，量取通过PTC元件两端的电流开始时间和电压上升80%的时间。

图5 time to trip的实际测试

3、最大工作电压（额定电压）

PTC热敏电阻能够承受持续施加的最大电压值，超过此值可能会导致电阻器烧坏。

PTC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。

4、在最大工作电压时允许的最大电流

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。

5、Itrip：在一定的的环境和测试条件下，触发PTC动作需要的时间。

6、Pd：耗散功率。

7、零功率电阻值Rmin，Rmax：在常温25°下，未动作电流时，测试的电阻值。

PTC热敏电阻其他测试项值：

1、Rmin：在常温下测试的阻值。

2、PostTrip R1max跳动回复阻值：跳匝后，室温下测试，将产品回流焊焊接於测试板后，静置室

温一小时后使用测试夹具夹於测试板两端电极量测阻值。

3、开关温度（居里温度）

当阻值开始呈现阶跃性增加时的温度称为开关温度，即当阻值升至2倍最小电阻值(Rmin)时所对应

的温度,也称居里温度（即conformancerequirement的2xRmin Tsw值）。

4、TTT：maxtime to trip最大跳动时间，常温下测试。从图2看，这款IH 1.1A的PTC热敏电阻的

TTT时间是8A 0.5S，相对于TVS管来说，响应时间比较长。另外，IH值越大的话，TTT时间也越

长。

5、CycleLife跳动周期：最大电压(Vmax)及最大电流(Imax)，On 10秒，Off 60秒测试100cycle，室

温下测试，不损坏。

6、tripEndurance跳动保持时间；最大电压(Vmax)1.2倍及最大电流(Imax)，室温下测试24小时，

不损坏。

7、Powerdissipation：耗散功率。

工作温度在室温（25°C）与居里点之间时，PTC的阻值基本固定（具体根据实际环境场景要求，

选择所需要的阻值）。温度超过居里点后，其电阻值急剧上升。这一特性可用于检测电路是否过

热，且PTC能够像电流保险丝一样在电路异常时起到中断电路的作用。

图6 电阻温度特性R-T

图7中实线表示POSISTOR（正温度系数的热敏电阻）的特征，虚线表示固定电阻的特征。固定电

阻遵循欧姆定律，即电流随电压的增加而增加。实线部分是恒功率区域，电压上升电流下降。

在低温范围内，POSISTOR和固定电阻一样遵循欧姆定律。然而，当由于自发热温度上升时，

POSISTOR的阻值上升，流经它的电流会随着电压的增加而减小。此时功率恒定。

图7 伏安特性V-I

图8显示了当电压施加到POSISTOR上时，电流和时间的关系。红线表示POSISTOR的特征，蓝线

表示固定电阻的特征。

由于流经固定电阻的电流恒定，故不考虑其经过时间。当对POSISTOR施加电压时，起初由于阻

值偏低，在加压的瞬间会有较大的电流通过。而随着时间推移，电阻自发热，致使阻值增加，流经

的电流因而减小。

图8 电流时间特性

PTC自恢复保险丝选型步骤：

1、确定线路中工作的最大电压V 。

2、确定线路正常工作时平均工作电流I（非故障电流）

4、确定 PTC 安装环境的最高温度T（不同温度下的，IH电流不一样）。

5、确定线路需要 PTC 保护的最小电流IT 。

6、据上述数据，依据目录在R-T 曲线上选择最合适的一款PTC 。