025-5239-0195
電子電器設(shè)備特別是大功率的電子設(shè)備，在開機(jī)時(shí)會(huì)不可避免地產(chǎn)生一個(gè)數(shù)十倍甚至百倍于正常工作電流的尖峰浪涌電流，每當(dāng)這種電流出現(xiàn)的時(shí)候，往往會(huì)將電路中的一些器件燒毀。輕則，會(huì)造成電子設(shè)備的失效；重則，會(huì)造成整個(gè)電路和設(shè)備的損壞，產(chǎn)生不可彌補(bǔ)的損失。為了避免在開機(jī)的瞬間產(chǎn)生的浪涌電流對(duì)電子設(shè)備造成的危害，人們研究出許多針對(duì)浪涌電流保護(hù)的方法。
在電源回路中使用功率型NTC熱敏電阻器元件，是抑制開機(jī)浪涌電流保護(hù)電子設(shè)備免遭破壞的最為有效、最為經(jīng)濟(jì)、最為簡(jiǎn)便的措施。在電子設(shè)備的電源回路中，串接一個(gè)或數(shù)個(gè)功率型NTC熱敏電阻器，利用功率型熱敏電阻器獨(dú)特的阻流特性：熱敏電阻體在常溫下高電阻值和熱慣性引起的熱延時(shí)效應(yīng)，能有效地抑制開機(jī)時(shí)電源電路（特別是高壓大電容濾波電路）中的尖峰浪涌電流，并且在完成抑制浪涌電流作用后，由于通過(guò)其電流（包括浪涌電流和電路正常工作電流）的持續(xù)作用下的自熱效應(yīng)，引起電阻體溫升，熱敏電阻器的電阻值將下降到非常小的程度，產(chǎn)生的壓降低，所消耗的功率可以忽略不計(jì)，不會(huì)對(duì)正常的工作電流造成影響。圖1給出了有無(wú)功率型NTC熱敏電阻器抑制浪涌電流電路時(shí)浪涌電流的波形。
圖1 浪涌電流的波形
由于功率型NTC熱敏電阻器用作浪涌電流抑制器件具有線路簡(jiǎn)單、通流能力大、自身功耗小、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)換電源、開關(guān)電源、UPS電源、電加熱器、電子節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器等各種電子裝置電源電路的浪涌電流保護(hù)中以及各類顯像管、顯示器、白熾燈及其它照明燈具的燈絲保護(hù)中。
根據(jù)不同電路的應(yīng)用要求，應(yīng)選擇不同規(guī)格的功率型NTC熱敏電阻器，選用方法是：用戶根據(jù)電路設(shè)計(jì)中允許的最大浪涌電流和正常工作電流值，以及生產(chǎn)廠商提供的NTC熱敏電阻器最大工作電流Imax、常溫標(biāo)稱阻值R25、V-I曲線和R-T曲線等主要參數(shù)，就可以很方便地確定需選用的功率熱敏電阻型號(hào)。如圖2所示的電路中，如果輸出功率為P0，轉(zhuǎn)換效率為η，線路輸入電壓為E，整流輸出電壓為E1，允許最大浪涌電流為IS，則可估算出RT的標(biāo)稱阻值R25及工作電流I的大小，其計(jì)算公式為：
R25 = •E / IS ( 1 )
I =P0 / E1•η ( 2 )
實(shí)際選用時(shí)，只要保證所選功率型NTC熱敏電阻器的標(biāo)稱阻值略大于其計(jì)算值、功率型熱敏電阻的最大工作電流大于其計(jì)算出來(lái)的工作電流I即可。
圖2 NTC熱敏電阻器應(yīng)用圖
功率型NTC熱敏電阻器作為一種電源回路保護(hù)器件，往往使用在高溫大電流場(chǎng)合，其性能的好壞又直接影響到整機(jī)的壽命和性能，所以高性能功率型NTC熱敏電阻器是人們追求的目標(biāo)。高性能功率型NTC熱敏電阻器具有材料常數(shù)（B值）大，殘余電阻小、承受電流大、工作能力強(qiáng)、性能可靠、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
（1） 材料常數(shù)（B值）大、殘余電阻小
材料常數(shù)（B值）是熱敏電阻器的熱敏指數(shù)，它被定義為兩個(gè)溫度下零功率電阻值的自然對(duì)數(shù)之差與這兩個(gè)溫度倒數(shù)之差的比值。即：
B = In RT1／RT2／(1／T1－1／T2)
圖3所示，兩個(gè)阻值R25相同的熱敏電阻器，一個(gè)B值為B1，另一個(gè)B值為B2，且B1>B2。熱敏電阻器工作時(shí)，熱敏電阻器會(huì)在通過(guò)的電流作用下處于熱平衡狀態(tài)，B1的熱敏電阻器的殘余電阻要比B2的熱敏電阻器小，所以大B值的熱敏電阻器要比小B值的熱敏電阻器，反應(yīng)的速度要快，消耗的功率也要小，因此具有更強(qiáng)的抑制浪涌電流能力。
圖3、不同B值熱敏電阻器阻值對(duì)比圖
（2）承受電流大、工作能力強(qiáng)
功率型熱敏電阻器的最大穩(wěn)態(tài)電流，是指允許施加在功率型熱敏電阻器上的最大連續(xù)電流，它是表現(xiàn)功率型熱敏電阻器承受電流和工作能力的重要指標(biāo)。功率型熱敏電阻器承受電流能力的關(guān)鍵因素是其陶瓷體芯片，這與陶瓷材質(zhì)的均勻性和致密性有著直接的關(guān)系。在相同的體積下所能承受的電流越大，或所承受的電流相同而體積越小，表明產(chǎn)品的性能越優(yōu)良。元件的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝，特別是材料配方、燒結(jié)方式、封裝形式等，對(duì)功率型熱敏電阻器承受大電流的能力有著至關(guān)重要的影響。
（3）可靠性高、壽命長(zhǎng)
可靠性是熱敏電阻器質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，可靠性高、壽命長(zhǎng)是高性能功率型NTC熱敏電阻器的顯著標(biāo)志。阻值漂移變大是功率型熱敏電阻器的基本失效模式。熱敏電阻器在電路實(shí)際使用時(shí)，往往由于可靠性差，阻值漂移變大后，根據(jù)焦耳定律所示，即
Q = I2•R
在相同的通過(guò)電流下，由于阻值變大，將產(chǎn)生更多的熱量，使熱敏電阻器的溫度比正常狀態(tài)下高出許多，并且將產(chǎn)生惡性循環(huán)使熱敏電阻器過(guò)早失效，從而影響整個(gè)電源回路的可靠性。可見(jiàn)，功率型NTC熱敏電阻器的高可靠性、長(zhǎng)壽功率型NTC熱敏電阻器作為一種特殊陶瓷敏感元件，其性能的優(yōu)劣與元件的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝有著直接的關(guān)系。下面就簡(jiǎn)單介紹一下我公司為了制造出高性能的功率型NTC熱敏電阻器，所采用的生產(chǎn)工藝及技術(shù)手段。
（1）高性能NTC瓷料配方設(shè)計(jì)技術(shù)。適宜作高性能功率型NTC熱敏電阻器的瓷料應(yīng)具備：①高B值低阻值且阻值和B值受配方和燒成工藝正常波動(dòng)的影響小；②在制造NTC的全過(guò)程中不會(huì)發(fā)生變態(tài)，工藝寬容度高；③耐電流沖擊力強(qiáng)，穩(wěn)定度高；④在高溫大電流狀況下，有較高的機(jī)械強(qiáng)度。為達(dá)到以上目的，我公司瓷料配方的設(shè)計(jì)采用了八元系過(guò)渡金屬氧化物和滲雜元素，實(shí)驗(yàn)的基本方法是優(yōu)選法和正交試驗(yàn)法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的大量積累，初步建立了各種材料特性參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，再由計(jì)算機(jī)分析計(jì)算，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，從而制定出預(yù)期性能的材料配方及工藝條件。最后，通過(guò)實(shí)際的工藝操作對(duì)結(jié)果進(jìn)行反復(fù)修正，直到選擇出符合以上要求的基本配方體系。這樣就大大減少了過(guò)去在配方設(shè)計(jì)上的盲目性，縮短了配方的研制周期。由于建立了各種材料的特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和模擬實(shí)驗(yàn)方法，也為以后瓷料配方的設(shè)計(jì)提供了全新的研究方向和科研手段。通過(guò)以上方法，我公司已成功地研制出高性能和較低成本的功率型NTC熱敏電阻器的系列化配方體系，并已經(jīng)投入使用。
（2）瓷料粉體制備技術(shù)。我公司已采用較攪拌球磨更為先進(jìn)的微米級(jí)機(jī)械混合球磨技術(shù)制備陶瓷粉體的新工藝，該工藝主要特點(diǎn)如下：（1）球磨機(jī)的研磨盤采用三偏心結(jié)構(gòu)，按一定順序排列，研磨介質(zhì)分布均勻，研磨效率高，產(chǎn)品細(xì)度可以達(dá)到微米級(jí)或亞微米級(jí)，完全滿足產(chǎn)品性能的需要；（2）分離系統(tǒng)采用間隙分離器，過(guò)流面積大，分離效果好；（3）帶強(qiáng)制冷卻液的雙端面機(jī)械密封組件，密封效果好，運(yùn)行可靠；（4）研磨筒內(nèi)裝有研磨介質(zhì)，磨細(xì)后的粉料經(jīng)動(dòng)態(tài)分離器排出后又自動(dòng)返回循環(huán)筒，可以單臺(tái)連續(xù)或多臺(tái)串聯(lián)連續(xù)進(jìn)行多次循環(huán)研磨。結(jié)果證明：采取上述工藝方法制備的陶瓷粉體具有粒度小、純度高、合成溫度低、晶體均勻、一致性好且粉體不易受到污染，生產(chǎn)工藝過(guò)程大大減化，生產(chǎn)周期大大縮短，制粉成本也大大降低，取得了優(yōu)良的效果。
（3）電阻芯片燒結(jié)技術(shù)。由于材料電導(dǎo)率隨氧分壓的不同而不同，燒結(jié)氣氛控制對(duì)電阻芯片的一致性、穩(wěn)定性、減少內(nèi)部缺陷，起到至關(guān)重要的作用。我公司在燒結(jié)過(guò)程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上，采用氣氛控制燒結(jié)新工藝，并通過(guò)先預(yù)燒，再燒結(jié)，復(fù)式燒結(jié)等技術(shù)，達(dá)到了電阻芯片的最佳燒結(jié)效果。分析表明這種燒結(jié)方法電阻芯片的體顯微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)晶料細(xì)小、均勻、氣孔少且分布均勻的特點(diǎn)，芯片的致密度、內(nèi)部缺陷、阻值、B值的穩(wěn)定性、合格率，一致性等很多問(wèn)題都得到了解決。
（4）產(chǎn)品無(wú)鉛電極技術(shù)。在熱敏電阻器中，電極起著極為重要的作用。對(duì)電極的要求是具有良好的導(dǎo)電性能、歐姆接觸性能、附著力牢固、耐高溫、耐腐蝕、耐氧化等。但是無(wú)鉛銀漿制備大功率NTC熱敏電阻電極存在缺陷：①電極層的附著力不夠、易脫落，器件的廢品率較高；②銀離子遷移將可能影響熱敏電阻性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，難以制造高穩(wěn)定性的熱敏電阻元件。針對(duì)以上問(wèn)題，我公司對(duì)功率型熱敏電阻器的電極制備展開了研究。在電極制成產(chǎn)品后，對(duì)電極的性能進(jìn)行以下各種試驗(yàn)和測(cè)試：①附著力試驗(yàn)；②電學(xué)特性試驗(yàn)，如電導(dǎo)率、電接觸特性（歐姆性）；③溫度老化試驗(yàn)：在高溫環(huán)境下電極老化對(duì)元件性能的影響；④電極接觸的顯微觀察分析。通過(guò)改進(jìn)焊接工藝，并和有關(guān)合作單位對(duì)電極材料進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，我公司已完成了有鉛電極到無(wú)鉛電極的替代。
（5）產(chǎn)品的穩(wěn)定性技術(shù)。產(chǎn)品的穩(wěn)定性是產(chǎn)品性能的一個(gè)重要方面。穩(wěn)定技術(shù)中對(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定化處理，就是通過(guò)有效手段，消除工藝過(guò)程中因高溫和機(jī)械加工的應(yīng)力作用和在阻體內(nèi)形成的非平衡缺陷，加速穩(wěn)定化過(guò)程。以改變?cè)诋a(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品中粒子遷移跟不上溫度變化速率，使產(chǎn)品中組分呈不均勻分布，性能不穩(wěn)定的現(xiàn)象。我公司通過(guò)對(duì)產(chǎn)品阻值與時(shí)間變化的熱老化曲線進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)，確定了產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的穩(wěn)定性處理規(guī)范，確保了產(chǎn)品的高穩(wěn)定性。
（6）規(guī)模化大生產(chǎn)技術(shù)。
（一）我公司與協(xié)作單位共同合作，研制成功具有國(guó)際領(lǐng)先水平的功率型NTC熱敏電阻器自動(dòng)化生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線具有：（a）自動(dòng)化程度高，采用PLC作為控制系統(tǒng)，大量運(yùn)用光電傳感器作為檢測(cè)手段及觸摸界面，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)；(b)操作界面人性化、生產(chǎn)效率高，該設(shè)備集引線成型、芯片插入、無(wú)鉛焊接的點(diǎn)焊技術(shù)、涂裝、自動(dòng)測(cè)試、包裝功能為一體，大大提高生產(chǎn)效率；(c)制程工藝條件控制精準(zhǔn)，采用先進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)，保證制品尺寸精度，關(guān)鍵工藝溫度采用智能PID調(diào)節(jié)控制，保證工藝條件的穩(wěn)定。
(二)自主研發(fā)成功了熱敏電阻器電流自動(dòng)沖擊儀。該儀器是一種模擬實(shí)際使用狀況通過(guò)電容充電對(duì)熱敏電阻進(jìn)行大電流沖擊的測(cè)試儀器，采用了PLC可編程控制器，可進(jìn)行自動(dòng)化電流沖擊。當(dāng)熱敏電阻在工藝生產(chǎn)中存在基體結(jié)構(gòu)缺陷時(shí)，導(dǎo)致產(chǎn)品耐電流能力小于最大設(shè)計(jì)值時(shí)，通過(guò)測(cè)試儀可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行篩選。我公司研制的大電流沖擊測(cè)試儀，其最大特點(diǎn)是快速高效，沖擊電流、沖擊時(shí)間、沖擊間隔可以精確控制，適用于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)操作。該儀器已獲得了國(guó)家專利。
我公司功率型NTC熱敏電阻器自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，不僅大大提高了產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性，減少了人為因素對(duì)產(chǎn)品性能的影響，有效地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且還大大提高了生產(chǎn)工效，使生產(chǎn)成本得到有效地控制。
廣泛采用的新工藝、新技術(shù)，大大縮小了我公司同國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平的差距，為高性能大功率NTC熱敏電阻器的大批量生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
我公司功率型NTC熱敏電阻器2004年被評(píng)為高新技術(shù)產(chǎn)品，公司也于2005年被認(rèn)定為高新技術(shù)企業(yè)，公司還參與了政府的多項(xiàng)科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目以及國(guó)家火炬計(jì)劃等。以上述技術(shù)為基礎(chǔ)研發(fā)的MF51E型熱敏電阻器，還獲得2007年度國(guó)家科技部創(chuàng)新基金的無(wú)償資助。公司擁有技術(shù)、工藝、設(shè)備、制造、產(chǎn)品等一系列國(guó)家專利。多種型號(hào)的NTC熱敏電阻器產(chǎn)品被認(rèn)定為高新技術(shù)產(chǎn)品。
先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、持續(xù)的科技攻關(guān)、嚴(yán)格的質(zhì)量管控、科學(xué)的績(jī)效考評(píng)和成本核定、自動(dòng)化的規(guī)模化大生產(chǎn)，是我公司能夠始終保持很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，向客戶提供優(yōu)質(zhì)低價(jià)高性能的產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)外眾多同類企業(yè)中脫穎而出的法寶。
我公司從2002年成立至今近6年時(shí)間，功率型NTC熱敏電阻的生產(chǎn)能力，從每月100萬(wàn)只發(fā)展到4000萬(wàn)只，已成為國(guó)內(nèi)最大的功率型NTC熱敏電阻器的專業(yè)制造商。目前我公司生產(chǎn)的功率型NTC熱敏電阻器，價(jià)格僅為國(guó)內(nèi)外資和合資企業(yè)的50~80%，而技術(shù)性能、技術(shù)指標(biāo)則完全達(dá)到國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品，是迄今為止唯一通過(guò)UL認(rèn)證和CQC認(rèn)證的國(guó)內(nèi)品牌。
最近，我公司的高性能超大功率NTC熱敏電阻器已研制成功并批量投產(chǎn)，它將滿足超大電流電路中抑制浪涌電流的需要，從而提高超大功率電源電路的可靠性。我們?cè)敢馔ㄟ^(guò)各種途徑和方式，實(shí)現(xiàn)和保持與客戶的密切溝通和交流，生產(chǎn)出用戶滿意的產(chǎn)品，滿足用戶更高更新的需求，為廣大用戶更好地做好配套服務(wù)，為促進(jìn)整個(gè)電源行業(yè)的發(fā)展，為提升整個(gè)行業(yè)的技術(shù)水平，做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)！
2007.10
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