Δομή και λειτουργικές αρχές των θερμιστών PTC

Τα κεραμικά υλικά χρησιμοποιούνται συνήθως ως εξαιρετικοί μονωτές για υψηλή αντοχή,ενώ οι κεραμικοί θερμοστάτες PTC κατασκευάζονται με βάση το τιτανικό βαρίου και τοποθετούνται με άλλα πολυκρυσταλλικά κεραμικά υλικά, με χαμηλότερη αντίσταση και ημιαγωγικές ιδιότητες.

Με σκόπιμο ντόπινγκ ενός υλικού με υψηλότερη χημική βαλεντικότητα ως το στοιχείο πλέγματος του κρυστάλλου, ένα μέρος των ιόντων βαρίου ή ιόντων τιτανίου στο πλέγμα αντικαθίστανται από ιόντα υψηλότερης βαλενσίας,που οδηγεί σε έναν ορισμένο αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων που παράγουν αγωγιμότητα.

Ο λόγος για το φαινόμενο του θερμιστήρα PTC, που είναι η αύξηση της αξίας της αντίστασης, είναι ότι η δομή του υλικού αποτελείται από πολλούς μικρούς μικροκρυστάλλους,που αποτελούν δυνητικά εμπόδια στο όριο των σιτηρών (όριο των σιτηρών), εμποδίζοντας τα ηλεκτρόνια να διασχίσουν το όριο και να εισέλθουν σε γειτονικές περιοχές, με αποτέλεσμα υψηλή αντίσταση.Η υψηλή διηλεκτρική σταθερά και η αυθόρμητη ένταση πόλωσης στα όρια των κόκκων εμποδίζουν το σχηματισμό δυνητικών φραγμών και επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να ρέουν ελεύθερα σε χαμηλές θερμοκρασίεςΣε υψηλές θερμοκρασίες, η επίδραση αυτή μειώνει σημαντικά την διηλεκτρική σταθερά και την ένταση πόλωσης, οδηγώντας σε σημαντική αύξηση των δυνητικών φραγμών και της αντίστασης.που παρουσιάζουν ισχυρή επίδραση PTC.