一、正温热敏电阻PTCR芯片简介

    以微量稀土元素掺杂而半导化的BaTiO₃陶瓷在室温至一定温度范围电阻很小，到一定温度（相变温度）后电阻急剧上升，电阻变化可达10⁵以上，这一特性称为正温热敏电阻效应，简称PTC效应，用该陶瓷制成的元件称为PTCR热敏电阻芯片。

随着相变位移剂Sr和Pb的发现，PTC突变温度可以从-30℃到400℃范围调整，因此PTCR商业价值迅速膨胀，其应用遍及温度测量与控制，热保护，热补偿，恒温发热，限流，过流保护，液面，气流测量，电机启动，彩电彩显消磁，延时控制，非线性振荡等方面。目前在国际上开发的PTCR产品已不下数百种。仅日本村田制作所，开发生产的PTCR产品规格已达到近200种，而且可开发产品的市场前景仍然无限广阔。一些专家已将PTCR列为继陶瓷电容器和陶瓷压电元件之后又一类量大面广且高效益陶瓷。下图示出PTC效应特性及几种典型系列产品。

二、PTCR的市场简介

    PTCR在热敏感元器件中占有公认的重要地位，因此世界各国对PTCR的发展都极为重视。美国、日本、德国及台湾地区生产PTCR的企业有近百家。目前，PTCR的世界年产量在20亿只以上，在产量方面日本居领先地位，其年产量约为5亿只，近几年的增长率高达20-30%，预计在2010年以前，仍将以10-20%的增长率增加。

    我国的PTCR研究工作始于七十年代，在八十年代以前并未进入实用化和批量生产阶段，但从八十年代中期，随着彩电元器件国产化及电热蚊香对PTCR芯片的需求，大大刺激了PTCR的产业化过程。到九十年代中期，由于通信及计算机等信息产业的迅猛发展，PTCR芯片在程控交换机过流保护及计算机彩显消磁方面又展现其特别功能，又进一步加速了PTCR生产发展。然而，PTCR以其高技术、高风险、高收益特点，使国内大部分PTCR企业在生产规模、产品质量及系列规格化方面与国外企业相比尚存在不小的差别。

    国内目前PTCR的状况是，品种规格不全，PTCR生产偏向低技术含量的产品。随着整机技术水平发展，对PTCR芯片提出了更新更高的综合技术要求。

    简而言之，PTCR芯片低电阻率、高PTC效应、耐高电压、耐大电流冲击综合性能优良是其发展主流，PTCR技术参数越高，市场空缺也大，产品附加值也越高。   

    以下列出几种主要PTCR芯片相对技术含量及市场状况：

 1、彩电彩显消磁用PTCR（技术相对等级B）

    早期小屏幕彩电每台用PTCR一只，大屏幕彩电有2-3只。国内彩电年产量2500—3000万台，年实际需求PTCR大约为3000—4000万只，普通型消磁PTCR生产技术基本成熟，还初步具备一定的出口能力。国内一些整机用户对一些出口机型使用环境苛刻，国产PTCR芯片性能尚不能满足全天候要求，仍然进口PTCR。此外，随着计算机的普及，彩色监视器用PTCR增长趋势较快，年需求量5000只，虽然，彩电消磁与彩显消磁工作原理相同，但计算机彩显用PTCR技术要求更高。由此，国内所占彩电彩显消磁器用PTCR市场份额约在60%。

 2、电冰箱启动器PTCR（技术相对等级B⁺）

    电冰箱用热敏电阻器分两部分：压缩机起动用正温度系数热敏电阻PTCR和控温用负温度系数热敏电阻NTCR。

    电冰箱的起动分为电阻式和电容式。电阻式起动用热敏电阻器PTCR，电容式不用。国内外虽两种方式并存，但主要是电阻式，占80%以上，并有完全淘汰电容式的趋势。

    我国电冰箱年产量约在1200万台。年需求PTCR1000万只左右。由于冰箱起动用PTCR的工作环境较为严酷：起动频繁，压缩机温升较高，对PTCR的要求为：恢复时间小于2S，击穿电压700V，起始电流9A，开关次数20万次以上。由于国内冰箱启动器PTCR的质量还没有真正满足上述要求，故60%PTCR仍然从日本进口。如上海冰箱压缩机股份公司采用的PTCR全部进口。

 3、录音机和录相机用PTCR（技术难度相对等级B^—）

    国内录音机年产量2000-2500万部。大约30%的录音机在机芯中使用了一支补偿用PTCR，据此推算，大约年需求600-750万只。录像机中用一支PTCR，用作主机的限流，年需求量300-500万只，国内尚未自行配套。但这两种整机产品产量呈下降趋势。

 4、程控交换机用PTCR（技术难度相对等级A）

    程控交换机及配线架保安器用PTCR是近几年开发的新产品，取代原有的金属保险丝具有“智能保险”或“万次保险”功能。每只保安器用两只PTCR，以金属保险丝保安器全国年产量8000万计算，若全部换用PTCR，从可靠性和使用寿命分析，陶瓷PTCR远优于有机PTCR，但从低电阻性，生产成本方面有机PTCR优于是陶瓷PTCR。目前陶瓷PTCR与有机PTCR市场占有率旗鼓相当。我国通讯呈现年均40%的高速发展，数字程控交换机生产技术，都采用了PTCR，但型号规格均不相同，给PTCR生产企业增加不少难度。国内PTCR已进入小规模生产阶段，但质量尚待提高，尤其是耐工频电流能力。

 5、汽车工业用PTCR（技术相对等级B⁺，A）

    汽车工业用PTCR主要用于汽车歧管加热器、水温塞及限流器。汽车工业也是一大支柱产业，其市场前景不可估量。由于国内汽车生产技术的落后及国家产业保护政策，国内汽车尚未大量使用PTCR，而国外每辆使用PTCR多达20—30只。

 6、电机保护（技术难度相对等级A^—）

国内电机的产量在一亿以上，以微特电机为主。目前采用PTCR作保护的电机，主要是大中功率工业用电机，如水泥厂用电机，车床用电机等。国外引进设备以采用PTCR作保护器，而国内这类电机目前带PTCR保护装置的尚不多，预计带有PTCR保护装置的电机是发展趋势，年需求量将在800—1000只。

 7、发热体用PTCR（技术难度相对等级C⁺）

发热体用PTCR是有较大市场份额的一个领域。其主要发热体产品有驱蚊器PTCR，暖风机及空调器用PTCR，电热咖啡具用PTCR，恒温电烙“铁”用PTCR，恒温防寒服，、吹风、电热毯、手套用PTCR，干衣（干手）机用PTCR等等。在医疗保键方面的应用也很广阔。目前实际应用的有药物蒸发、理疗和穴位加热。由于发热体用PTCR不仅能自动恒温，而且发热效率高，无明火。

 8、灶具限流器用PTCR

    微机在家用电器中应用，使家用电器更加令人称心如意。有的家用电器本来不用PTCR，但在使用微机后就要有PTCR。如带微机的保温式自动电饭锅、电磁灶、微波炉、每台用三只PTCR。目前国内家用电器尚未发展到这一水平，但这是必然趋势。

 9、强电领域PTCR限流器（技术难度相对等级A⁺）

    PTCR限流器另一类具有广阔市场前景的则是强电领域的开发应用，在电力系统已用作大电流过流保护。

 10、其他

    PTCR在其它领域用量加大的有仓储温度检控及种类繁多的仪器仪表等。在仓储中使用热敏电阻器PTCR最突出的是粮仓。500万斤的仓库用于检测温度的热敏电阻器PTCR要素225只。全国仓储有PTCR超过1200万只，每年损坏更换在120万支。在统计仪器仪表的二十个大类中，产量较大的是：电压测量仪器，稳压电源，工业电子应用仪器，医用电子仪器，年需求PTCR在先300万以上。

三、拟建项目规模评估

1、PTCR年产量的设计

    作为一条生产线而言，PTCR年产规模一期工程定在400-600万只是合适的，易于打开市场销路，且这一规模基本上能使设备利用率达到90%以上，这一规模生产工艺设备比较成熟，设备选型方便，设备价格适中，设备备用件易购，能保证整条生产线处于正常工作状态。本项目生产线设备（除测试装置）对各种规格PTCR产品通用。

 2、项目建设方式

    PTCR生产线可以直接从基本原材料的粉体制备开始，做成PTCR芯片销售；对于用PTCR芯片做成器件或其它新产品由其它企业完成。两种方式在不同的时期有机结合采用。

四、立项条件评估

 1、原材料供应

    PTCR原材料完全可以由国内提供，质量与货源及价格基本上能满足要求，对于每一种原材料均有三家以上的货源保证。一些特别要求且原材料用量不大的PTCR芯片可采用进口原料。

 2、人员配备

    生产线全年工作日300天，定员为60人左右。

 3、动力和辅助设施

（1）厂房使用面积：600M²——800M²

（2）电力容量：160KW——200KW

（3）每日用水量：小于3吨

 4、环境和劳动保护

    本项目属文明生产的高技术项目。

（1）所用原材料均为氧化物原料，常温且无污染物排放。

（2）PTCR在储存、运输或使用过程中，不会对环境和工作人员构成任何不良影响。

五、项目建设进度

    项目建设分为四个阶段：建设期，试生产期，生产期，达产期。

 1、建设期：8个月。这一阶段主要工作：设备选型，订购；原材料及实验器材的购买；动力线与设备基础的安装；设备安装调试及人员培训。

 2、试生产期：4个月。这一阶段主要工作：开通工艺流程；确定各工艺实施方案；试生产由产品用户及权威部门认定并开拓市场。

 3、生产期：在PTCR产品被用户认可后，即可进行批量生产，并在一年后达到设计生产能力。

六、投资估算，效益分析

 1、投资估算：

（1）   设备投资：人民币150万元

（2）   流动资金：人民币70万元

（3）   厂房及软件技术投资：150万元

 2、效益分析：

（1）   年销售：1000万元左右

（2）   年利润：300—400万元

（3）   投资回收期：3—4年

（4）   投资报酬率：大于80%

（5）   内部收益率：50%左右

（6）   PTCR临界产品平均单价：0.55元/只(销售价：1.0—3.0元/只)

（7）   盈亏临界生产能力：200万片

七、技术评估

    PTCR产品的核心就是PTCR芯片制造技术，而PTCR芯片制造技术的关键是软件技术和硬件技术组合而成。

 1、软件技术：南京航空航天大学电子功能陶瓷研究开发中心从事PTCR陶瓷材料研究已有18年历史，获得过广东省科委，江苏省科委和航空科学基金资助。85年开发的彩电消磁器PTCR在南京无线电厂SHARP流水线及赣新电视有限公司SONY生产线实测，其性能达到日本同类产品水平；86年开始的冰箱启动器用PTCR在广东万宝冰箱压缩机、北京雪花压缩机上试用达到有关标准；同年开发的电扇微风档用PTCR及恒温发热体PTCR在一些企业产生良好的经济效益；93年开发的程控交换机用PTCR在南京邮电通讯设备厂检测时，各项指标均达到国内领先水平。95年在江苏海安设计开发的一条国内独创的高性能PTCR生产线获得成功，产品达到日本TDK，村田等公司同类产品水平，已销往康佳，嘉华，广电，福日，港泰等整机企业。98年进一步要用多种先进微观手段找到了PTCR芯片制造技术的半导体敏感电阻“基因”，该理论新概念通过了部级鉴定，受到与会专家的高度评价，该理论对PTCR系列配方和烧结技术，小试转中试生产不可缺少的补偿技术等都有重要的指导价值。

 2、硬件技术：本项目另一特点是集软件技术与硬件技术为一体。进口设备的质量和高昂的价格，国内中小企业承受不起，而采用传统PTCR生产工艺，用国产设备及原料制备的PTCR芯片很难达到国外同类产品水平，最终我们采用了国内首创冷等静压成形，精密烧结和控厚切片新工艺，并通过大量的工艺实践而获得成功。

八、联系方式

南京航空航天大学    孔祥浩    科技开发办公室主任

电话：025-84892757      手机：13851550745       邮箱：std01@nuaa.edu.cn