PTCサーミスタはPTC特性(正の温度特性)を持つ抵抗体のことで、Positive(正の) Temperature(温度) Coefficient(係数)Thermal-Resistor(感熱抵抗体)の略です。一般的にはPTCとも呼ばれ、「抵抗急変温度」で急激に抵抗値が増加する特徴を有します。
PTCサーミスタは、強誘電体であるチタン酸バリウム(BaTiO3)へ微量の希土類を添加することでその特性を発現する半導体セラミックスです。
この特徴は、1951年にHeymannらによって発見されて以来多くの研究がなされました。
このPTC特性を活かし、コントローラー不要のヒーターや過電流防止用などに使用されています。
マキシマム・テクノロジーでは、他社と異なる独自の液相法という原料製造方法で、世界トップクラスの低抵抗PTCサーミスタを製造できることから、各種センサーおよび、大パワーのPTCヒーター、自動車用(エンジン部品など)として採用されています。
弊社はお客様のご要望に合わせた各種特性(寸法、抵抗値、抵抗急変温度など)の製品を迅速にご提供いたします。
急激に抵抗値が高くなる抵抗急変温度は10℃から250℃まで変更が可能です。
マキシマム・テクノロジーでは、PTCサーミスタを活用し、 過電流防止保護用PTCや複雑な制御装置なしで温めることができるPTCヒーターなどを製造しています。利用したいシーンや機械装置などに応じて様々なカスタマイズが可能です。
PTCサーミスタの温度と抵抗値の関係を表しています。
PTCサーミスタの抵抗値は室温から抵抗急変温度までは通常ほぼ一定ですが、抵抗急変温度を超えると急激に増大します。室温抵抗値と抵抗急変温度は材料組成により変更可能です。
この特性を利用して、熱暴走などによる半導体部品の破損、発火を防ぐため過熱検知用部品として使用されています。
PTCサーミスタへの印加電圧と電流の関係を表しています。
PTCサーミスタが抵抗温度特性の抵抗急変温度(静特性図で最大電流値を示す箇所)に達するまでは、電圧上昇に伴い電流が上昇する抵抗値が一定の領域ですが、 抵抗急変温度を超えると電圧上昇に伴って電流が下降する一定電力の領域となります。
この特性を利用して、ヒーターや過電流保護用部品として使用されています。
ヒーターは一定電力の領域で使用され、環境温度や印加電圧に影響されない自己温度制御型です。
無接点のためバイメタルを使用した際に発生するスイッチングノイズが無く長寿命で、脈動が無い平坦な温度特性を保ちます。
特に、弊社のヒーターは低抵抗であり、小型で高速昇温、高出力が可能です。
過電流保護用部品は、通常時はPTCサーミスタの抵抗値が一定の領域で使用されますが、過電流が流れてPTCサーミスタが抵抗急変温度を超えると抵抗値が増大して回路に流れる電流を減衰させます。
無接点で素早く動作し、繰り返し使用可能なリセッタブルヒューズとして使えます。
特に、弊社の過電流保護用部品は低抵抗であり、小型で迅速な応答特性を持っています。
電圧印加後にPTCサーミスタへ流れる電流値と経過時間の関係を表しています。
電圧を印加した瞬間は抵抗値が低いため、大きい電流が流れますが時間経過とともに自己発熱により抵抗値が増大し、電流を減衰させます。
この特性を利用して、モータ起動用、リレー遅延回路などに使用されています。
材料製造方法が他社と異なる液相法を用いている事で、世界トップクラスの低い抵抗値を持つ製品を製造しています。また、抵抗値が低いことにより、小型化が可能です。
PTCサーミスタ応用製品を製造する場合は
サーミスタは一般に温度センサーとして使われることが多いですが、PTCサーミスタは特性を利用し、過熱保護や電流制限などの目的で活用することができます。現代社会において、小型で繰り返し使えるという点からも、様々な機械・電気製品において安全性を高めるため、に広く利用されています。
PTCサーミスタは、冷蔵庫やエアコンなどの家電製品でも活用できます。
冷蔵庫のコンプレッサーやヒートポンプエアコンの過熱保護や温度制御に使われます。また、モーターが使用されている電動工具などの機器でモーターが過熱しすぎないように組み込まれたり、バッテリーの過熱対策など様々な用途で使われます。
ヘアドライヤーなどの小型家電でも過熱防止機能として採用されるほか、ヒーターとしての役割を果たすことも可能です。携帯電話の充電器などの過熱保護にも使われます。
発電機やモーターが使われている機器の過熱保護など、産業用機器の運転をサポートし、産業用機器の負荷を下げることで高寿命化につなげるために使われます。寒冷地でブローバイガスやCCVの凍結防止のため、簡単に利用できるヒーターとしての利用も多く、小型かつ制御装置を必要としない特徴が活かされています。
また、暖房や換気、空調を管理するHVACシステムでもPTCサーミスタが温度制御に使われるなど産業用機器では幅広い用途で利用されています。
航空機や宇宙で使われる機器など過酷な環境下で温度制御を行うためにPTCサーミスタが活用されます。
小型かつ複雑な制御装置を必要としないPTCサーミスタは、機器に厳しい制限が求められる機器でこそ活躍できます。
様々な製品で利用されているリチウムイオン電池の過熱による火災や爆発リスクを低減させるために、過熱対策で用いられます。また、リチウムイオン電池は寒冷地で性能が落ちてしまいますが、PTCヒーターとして加温することにより寒冷地対策をとることも可能です。電流を流すだけで加温制御できる特徴が寒冷地での機器利用に役立ちます。
安全に温度制御することが求められる医療機器にも活用できます。異常電流や過熱からの保護に活用できるという側面と安全に温めることができるという側面で医療機器での活用が期待されます。