[發明專利]一種可消除累積熱量影響的PTC過流保護元件

有效

• 申請號: 201710449927.7
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107275017B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 汪元元
• 申請（專利權）人: 上海萃勵電子科技有限公司
• 主分類號: H01C1/084
• 分類號: H01C1/084;H01C1/14;H01C7/02;H01C7/13;C08L23/06;C08L27/16;C08K3/08;C08K3/04
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本發明公開一種可消除累積熱量影響的PTC過流保護元件，包括聚合物基PTC芯層、復合于芯層兩面的接觸電極以及兩個導電引腳組成，兩個導電引腳中至少有一個為熱電半導體材料，熱電半導體引腳貼裝具有方向性，P型熱電半導體引腳貼裝在電流流出一側，N型半導體貼裝在電流流入一側，元件工作時引腳遠離PTC芯片的一端散熱，貼裝在芯片電極上的引腳一端吸熱，起到消除PTC累積熱量的作用，當電流出現過流狀態時，大電流引起PTC元件發熱阻值急速上升，斷開電路起到保護作用。

技術領域

本發明涉及一種可消除累積熱量影響的PTC過流保護元件，屬于電子材料和元件技術領域。

背景技術

正溫度系數(PCT)材料的電阻率隨溫度的升高而增大，一些高分子與導電填料共混可制得的復合材料(PPTC)具有較低的室溫電阻率，隨溫度升高電阻率增加并在某個溫度點電阻急劇升高，用于可恢復保險絲，即在大電流狀態下電阻急劇增加實現電路關斷，并可在故障排除后自行恢復。實際使用中，PPTC元件長時間使用過程中由正常工作的小電流產生的累積熱量由于封裝散熱不良可能引起誤動作，對整個線路的運行造成影響。

熱電材料是一種在固體狀態下通過自身的載流子(空穴或電子)的傳輸實現熱能與電能相互轉換的材料。利用熱電材料的帕爾帖效應制作的半導體致冷設備可以實現電能的直接制冷，不需要壓縮機等活動部件，并可實現小范圍局部點制冷。利用熱電半導體材料制成的引腳替換傳統PTC元件中的金屬引腳，接入電路時可在PTC工作過程中同步實現對PTC芯片熱量移除，消除長時間正常工作過程中產生的累積熱效應，元件只對瞬間大電流狀態進行過流保護。

發明內容

針對現有技術的不足，開發一種可消除累積熱量影響的PTC過流保護元件，其特征在于元件由聚合物基PTC芯層、復合于芯層兩面的接觸電極以及兩個導電引腳組成，兩個導電引腳中至少有一個為熱電半導體材料，熱電半導體引腳貼裝具有方向性，P型熱電半導體引腳貼裝在電流流出一側，N型半導體貼裝在電流流入一側，元件接入電路時，額定狀態下引腳遠離PTC芯片的一端散熱，貼裝在芯片電極上的引腳一端吸熱，起到消除PTC累積熱量的作用，當電流出現過流狀態時，大電流引起PTC元件發熱阻值急速上升，斷開電路起到保護作用。

所述PTC芯層為聚合物基體和導電填料共混的復合材料，表觀室溫電導率＞0.2Scm；聚合物基體為絕緣高分子材料，包括聚乙烯、氯化聚乙烯、氧化聚乙烯、聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、酚醛樹脂、聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚氟乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、環氧樹脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸共聚物中的一種或其混合物；導電填料顆粒粒徑在0.05微米到50微米之間，粒徑長徑比小于500，包括金屬顆粒、金屬碳化物顆粒、金屬硼化物顆粒、炭黑、碳納米管、石墨烯中的一種或其組合。

所述復合于芯層兩面的接觸電極為導電金屬箔片，包括銀箔、銅箔、鎳箔或鍍鎳銅箔中的一種。

所述兩個導電引腳中至少有一個為熱電半導體材料，熱電半導體材料電導率室溫電導率＞50Scm，功率因子＞10μWm^-1K^-2，包括(Bi，Sb)₂(Se，Te)₃、(Pb，Sn)(Se，Te)、方鈷礦化合物、津特爾相金屬間化合物及其元素摻雜固溶體中的一種。

本發明的優點在于：小電流狀態下利用帕爾貼效應由熱電半導體對PTC芯片進行局部熱量移除，消除時間累積焦耳熱引起的誤動作，元件只對瞬間大電流狀態進行過流保護。

本發明的內容和特點已揭示如上，然而前面敘述的本發明僅僅簡要地或只涉及本發明的特定部分，本發明的特征可能比在此公開的內容涉及的更多。因此，本發明的保護范圍應不限于實施例所揭示的內容，而應該包括在不同部分中所體現的所有內容的組合，以及各種不背離本發明的替換和修飾，并為本發明的權利要求書所涵蓋。