当社が提供するPTCヒーターは、PTCサーミスタの特性を活用した製品となっています。
このページでは、PTCサーミスタ/PTCヒーターの技術的な特徴についてご説明します。
PTCサーミスタとは
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。
PTCサーミスタの基本特性
PTCサーミスタは主に以下の三つの特性を持っています。
１．抵抗温度特性
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。
２．静特性
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。
３．動特性
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。
マキシマム・テクノロジーの技術
低抵抗材料の製造技術
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。
また、当社のPTCサーミスタは、リード線付き（足付き）タイプで提供しております。現在、超低抵抗に対応したチップ型のPTCサーミスタ製品を開発中です。詳しくはお問い合わせください。
PTCヒーターの特性
自動温度制御機能
PTCの自動温度制御機能を抵抗・温度特性(図1)を用いて説明します。
いま、定常状態において、A点で動作しているとします。
この状況で、印加電圧や周囲温度が上昇するとPTCの温度が上昇し動作点がB点に移行しますが、温度上昇によってPTCの抵抗が増加し電流が小さくなります。従って元のA点 に戻るように働きます。
また、印加電圧や周囲温度が下がった場合、PTCの温度が低下し動作点がC点に移行しますが、温度低下によってPTCの抵抗が下がり、電流が大きくなって元のA点に戻るように働きます。このようなPTCの印加電圧や周囲温度が変化しても、常に一定の温度に保つように働きます。
また、PTCの自動温度制御機能を電圧・電流特性(図2)にて説明します。
PTCは、ある電圧（V-Iのピーク）以上でほぼ定電力を示します。
従って、V-Iのピークの電圧以上で、ＰＴＣの印加電圧が変わっても、電力はほぼ一定のため、安定時の温度はほとんど変わりません。また周囲温度(Ta)が変わった場合、PTCの電圧・電流特性は以下のように変化します。即ち、周囲温度(Ta)が高くなると定電力線がlからl1に、また周囲温度(Ta)が低くなると、 lからl2に移行した線に沿った特性に変化します。
従って、印加電圧(E)のときA点で安定していたものは、周囲温度(Ta)が上がると、B点に移行し電力が下がり、周囲温度(Ta)が下がるとC点に移行して電力が大きくなるため常に一定に保つように働きます。
以上、抵抗・温度特性、電圧・電流特性で説明したようにPTCは印加電圧や周囲温度の変化に対し、常に一定の温度に保つように働く、すぐれた自己温度制御機能を有しています。
なお、PTCの温度変化要因には、前のページの印加電圧周囲温度の変化の他、放熱板などの負荷の大きさもあります。
負荷の大きさについては、ほぼ周囲温度と同様に考えることができます。
負荷が大きくなる場合、周囲温度が低くなった場合と同様にまた負荷が小さくなる場合、周囲温度が高くなった場合と同じ方向で動作します。
図3に、PTCの周囲温度と電流の関係
図4に、PTCの負荷の大きさと電力の関係を示します。
PTCヒーターの昇温特性
図5に、Aと、これより常温抵抗(R25℃)の小さいBのPTCの電流・時間特性を示します。
常温抵抗(R25℃)の小さいBのPTCは突入電流は大きいが短い時間に減衰します。
また常温抵抗の大きいAのPTCは、突入電流は小さいが減衰するまでの時間が長くこのため、tA以下では常温特性の低いBのPTCの方が昇温特性は早くなりますが、例えばｔＣの点でみた場合トータルエネルギーはほぼ同じで、全体的に昇温特性はほとんど変わらないといえます。
なお図5の電流・時間特性において周囲温度が低くなったり負荷が大きくなると突入電流の特性(減衰)の時間が長くなる上安定電流も大きくなります。
逆に周囲温度が高くなったり、負荷が小さくなると 突入電流の特続時間が短くなり、安定電流は小さくなります。
従って、負荷や周囲温度が変わった場合も昇温特性は変化します。
