[发明专利]具有减小的接通电流的PTC加热器

说明书

说明一种PTC加热器，其中减小了接通电流。加热器具有由PTC材料制成的基体。加热器的两个电极布置在相对的侧面上，这两个侧面彼此间并不是具有最小的距离。

技术领域

本发明涉及PTC加热器，其中减小了接通电流。

背景技术

PTC加热器具有由PTC材料制成的转换元件（PTC=正温度系数），即PTC材料的电阻随着温度的升高而增加。这种加热器可用于将电能转换成热能。

在已知的PTC加热器中，PTC材料包含在相对薄的层中。薄层布置在两个电极之间。从一个电极通过PTC材料流到另一个电极的电流在PTC材料中积蓄能量，该能量被转换成热量。通常，至少一个电极在此同时是耦合元件，PTC材料利用该耦合元件热耦合到其周围环境。因此，该电极用于将产生的热量排放到周围环境中。电极之间的距离在此尽可能小，使得对于给定体积的PTC材料，电极的表面以及因此通过其将能量排放到周围环境中的表面是相对大的。由于PTC材料的厚度小，加热器的热阻低。

然而，这种PTC加热器的特征在于相对高的接通电流并且伴随着相对低的击穿电压。这些电参数还非常强地依赖于加热器制造过程中的工艺波动。相应地，必须运行相对高的制造耗费，以便在制造加热器时将废品率保持地尽可能低。

发明内容

因此，需要一种PTC加热器，其中接通电流减小，击穿电压增加，并且加热器质量与制造期间参数的波动的依赖性减小。

从独立权利要求1可以获得相应改进的PTC加热器。从属权利要求说明有利的设计方案。

PTC加热器具有长度L，宽度B和高度H的基体。基体由PTC材料制成，即由具有正温度系数的材料制成。PTC材料的比电阻随着温度的升高而增加。此外，PTC加热器具有第一电极和第二电极。两个电极由导电材料制成。对于长度，宽度和高度，适用：L≥B≥H。即，关于具有确定形状的基体，测量长度、宽度和高度所沿着的方向彼此对准，使得宽度≥高度。长度≥宽度。长度在此是基体两点之间的最大可能距离。电极固定在基体上，使得对于电极的距离d适用：d> H。

也就是说，说明一种PTC加热器，其中电极彼此具有大于加热器的高度的距离。在长度，宽度，高度三个维度中，高度具有最低值。相对于扁平的基体，基体的高度因此基本上是其厚度。电极的距离与基体的厚度不同的事实因此等同于以下事实：电极并不是恰好布置在加热器的相对的“大面积平坦的”侧面上。

在已知的PTC加热器中，选择基体的形状和电极的位置，使得电流经过基体的尽可能短的路径，而现在需要将电极布置成，使得电流经过另一路径。 PTC加热器的PTC材料可以是具有显著变阻器效应的变阻器材料。于是，比电阻取决于施加的电压。这种材料也可用于传统的PTC加热器中。在这种材料中，可以含有烧结的陶瓷成分。PTC材料的总电阻对应于可归因于烧结成分的体积的电阻和可归因于烧结的陶瓷成分的晶界的电阻比例之和。在晶界处，形成电势垒，其阻碍电流的载流子、例如自由电子扩散到相邻区域中。对于具有相对高的运行电压的PTC加热器，所述势垒必须相应高地形成。由此，总电阻的可归因于晶界的比例增加。这种PTC加热器具有电阻与施加电压的显著影响的依赖性。如果现在（特别是在接通过程中）施加高运行电压，则势垒的高度由于变阻器效应而降低，并且加热器的电阻显著降低。同时，加热器的温度还是相对低的。因此，接通电流非常高。高接通电流对加热器的电路环境中的电气或电子电路部件具有负面影响。

非线性行为随着电压的增加或电场强度的增加而增加。通过增加电极的距离，并随之通过在恒定电压下降低变阻器材料内部的电场强度，减小了非线性效应。与传统的PTC加热器相比，电阻的波动通过改动电极的位置而减小。相应地，器件的总电导率的波动减小。相应地，一方面PTC材料的电阻与制造期间的波动或变阻器的依赖性以及因此另一方面不满足所需规格的PTC加热器的废品降低。