PTC-Widerstände werden auch Kaltleiter genannt. Sie besitzen einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC ist die Abkürzung für positive temperature coefficient). Damit stellen die Widerstände funktional das genaue Gegenteil von NTC-Widerständen dar (NTC für negative temperature coefficient), die Heißleiter genannt werden. PTC-Widerstände leiten den elektrischen Strom in kaltem Zustand besser als in heißem, ihr Widerstand steigt mit zunehmender Temperatur an. Gefertigt werden die auch als PTC-Thermistor bezeichneten Widerstände aus keramischen Werkstoffen, beispielsweise Bariumtitanat oder, im Falle selbstrückstellender Sicherungen, aus Polymeren.
PTC-Kaltleiter bestehen aus sehr kleinen Kristallelementen, die Sperrschichten an ihren Grenzen bilden. Wird die definierte Curie-Temperatur überschritten, steigt der Widerstand an, der Kaltleiter wird zunehmend hochohmig.
PTC-Widerstände sind in unterschiedlichen Ausführungen für verschiedene Einsatzgebiete erhältlich. Typen in Keramik-Dickschichttechnologie mit annähernd linearem Temperaturgradienten finden als Sensor hauptsächlich Verwendung für Temperaturmess- und Überwachungszwecke. PTCs auf Keramikbasis und mit nichtlinearem Widerstandsverlauf kommen beispielsweise als Überstromsicherung, zur Einschaltstromsteuerung, als Übertemperaturschutz und als selbstregelnde Heizelemente zum Einsatz.
Widerstände auf Polymerbasis dienen als selbstrückstellende Sicherungen. Sie besitzen einen sehr steilen Temperaturkoeffizienten und werden nach Überschreitung der Bemessungstemperatur durch überstrombedingte Eigenerwärmung fast schlagartig hochohmig.
PTC-Widerstände haben in der Regel eine tropfen- oder scheibenförmige Bauform. Auch Typen mit Anschrauböse zur thermischen Kopplung an Bauteile oder Gehäuse sind gebräuchlich.
Der Kaltleiter muss über die jeweils geeignete Bauform und die passenden mechanischen Abmessungen vefügen. Außerdem ist es wichtig, dass die elektrischen Eigenschaften zur Anwendung passen. So eignet sich ein Kaltleiter, der für die Temperaturmessung optimiert ist, weder als Überlastschutz noch ist es möglich, ihn als selbstrückstellende Sicherung einzusetzen. Umgekehrt gilt das Gleiche.
Jeder Thermistor hat einen bestimmten Arbeitsbereich, in dem er die gewünschten Eigenschaften aufweist. Hierüber gibt das jeweilige Datenblatt Auskunft, in dem die sogenannte Widerstands-Temperatur-Kennlinie zu finden ist. Die grafische Darstellung ermöglicht Ihnen eine einfache Auswahl des passenden elektrischen Widerstandes. Die Zuordnung von Temperatur und Widerstandswert ist damit sofort erkennbar und erfordert keine langen Rechenübungen Ihrerseits.
Charakteristisch für Kaltleiter ist, dass ihr Widerstand nicht nur von der Temperatur abhängt, sondern auch von der anliegenden Spannung und in relativ hohem Maß von der Betriebsfrequenz beeinflusst wird. Angaben dazu finden Sie ebenfalls im Datenblatt des Produkts.
Für welche Betriebsspannungen eignen sich PTC-Widerstände?
Je nach Ausführung sind Kaltleiter für Spannungen im unteren zweistelligen Bereich bis zu einigen hundert Volt für Netzspannungsanwendungen geeignet.
Was bedeutet der Begriff Nennwiderstandbeiwert?
Der Nennwiderstandsbeiwert (RR) bezeichnet den Widerstandswert in Ohm des unbelasteten Kaltleiters bei einer definierten Temperatur. Oft wird dafür ein Temperaturwert von 25 °C spezifiziert, zu erkennen dann beispielsweise an der Bezeichnung R25.
Warum ist der Widerstandswert auch spannungsabhängig?
Bei höheren Betriebsspannungen steigt die Feldstärke an den kristallinen Elementen des Bauteils an. Dies bewirkt eine Widerstandverringerung.
Achten Sie auf eine ausreichende Spannungs- und Strombelastbarkeit des Kaltleiters. Zu beachten ist zudem, dass sich jeder PTC-Widerstand mit zunehmendem Stromfluss erwärmt. Dies gilt es von vorneherein zu berücksichtigen. Soll der Kaltleiter zur Erfassung von Temperaturen, also als Messfühler dienen, bieten sich Versionen mit Anschraubmöglichkeit an. Das ermöglicht eine gute thermische Kopplung, wenn Temperaturen von Kühlkörpern, Motorgehäusen etc. erfasst werden sollen. Zur direkten Temperaturüberwachung von Motor- oder Transformatorenwicklungen eignen sich PTC-Widerstände in kompakter Tropfenform, denn sie lassen sich platzsparend in der Wicklung unterbringen.
Falls der PTC-Widerstand in netzspannungsbetriebenen Geräten oder sicherheitsrelevanten Applikationen zum Einsatz kommen soll, achten Sie darauf, dass die notwendigen Prüfzeichen – beispielsweise VDE – vorhanden sind.