居里温度高于120℃的PTC材料，称为高温PTC材料。一般来说，高温度PTC作为恒温发热和高功率发热元件的较为常见，由于高温PTC材料与低温材料相比，其组成和工艺均有较大的差别，而且前者要长期地在高温（居里温度附近）工作，因此存在着寿命和可靠性不如后者的问题。本文将对这些问题进行探讨，以便能为使用者提供一些有用的参考。

1．    高温PTC材料的特点。

PTC材料是以BaTiO₃为基的半导体陶瓷材料。这种材料的电阻率在某一区域内随温度上升而急剧上升，电阻率突变上升的温度称为居里温度。BaTiO₃居里温度为120℃。当用一部分Pb²⁺来置换Ba²⁺后，成为Ba_（1-X）Pb_X TiO₃材料，其居里温度随着Pb²⁺含量的增加而上升。目前已经实用化的PTC发热材料的最高温度为300℃。

从海旺模型得知，BaTiO₃半导体陶瓷的PTC效应来源于材料介电常数的异常变化。Pb²⁺来置换Ba²⁺后，介电常数的异常变化减少，故PTC效应不如不含Pb的材料大。所谓PTC效应即材料电阻--温度曲线中最大电阻与最小电阻之比。含Pb高温PTC材料的PTC效应随居里温度TC的变化如图1所示。此外，随着含Pb量的提高，控制烧成时PbO气体的挥发是不容易的。烧成时PbO气体的挥发，使PTC材料的结构成分偏离，无法烧成结构均匀一致的陶瓷体。这些原因都会使高温PTC材料不如低温PTC材料寿命长、可靠性高。

2．PTC材料的老化。

PTC材料的老化指的是材料的常温电阻率随时间增加而增加的现象。可用ρ=ρ_O+Alogt来表示，式中ρ表示材料的常温电阻率，ρ_O为初始电阻率，t为时间，A称为老化系数。材料处于不同的环境温度时，老化系数也不同，见图2。当环境温度与居里温度接近时，老化系数最大，也就是说，PTC材料老化得最快。

PTC材料在居里温度以上时，晶体结构为立方顺电相，没有铁电性，材料为高电阻。当温度低于居里温度时，晶体结构变为四方铁电相，具有铁电性。材料的铁电性抵消了部分晶界受主态，故材料在居里温度以下为低电阻。但是，如果材料的铁电性下降，不能有效地抵消晶界主态，则电阻率会上升。PTC材料在经过一段时间后，由于材料内部应力的释放，空间电荷的重新分配等原因，铁电性会下降，电阻则上升。在居里温度附近，上述过程进行得比较快，故老化系数增加。如果材料在居里温度以上及以下反复变动，晶体结构也会在立方相和四方相之间反复变化，上述作用会加剧，材料的老化作用加剧。

要减少PTC材料的老化，均匀一致的材料内部结构，小的内应力是必需的。这需要从各个工序入手，特别是烧成工序。原材料应具有较高的活性，合成反应要充分。另外，烧成时既要防止PbO的挥发，又要使材料具有较多好的PTC效应。烧结后期的降温过程太快对材料的老化性能的提高不利，是因为降温太快会使材料内部存在较多的内应力，应力的释放则影响材料的常温电阻。此外，内应力的存在也会使材料的可靠性下降。

下接《高温PTC的寿命和可靠性2》。

由于文章容量太大，只好删节文章内的图片。

本文发表与1990年全国PTC技术讨论会。