半導體加熱管多為 PTC（正溫度系數(shù)）半導體加熱管，它依靠 PTC 半導體材料的電阻溫度特性實現(xiàn)高效加熱與自動控溫，部分特殊類型還會結合結構設計強化加熱效果，具體工作原理可分為三個核心階段，同時搭配輔助結構保障穩(wěn)定運行，詳情如下：
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1、初始快速加熱階段
PTC 半導體加熱管的核心是鈦酸鋇等陶瓷制成的 PTC 半導體發(fā)熱元件，這類材料低溫時電阻值極低。當接通電源后，電流能順暢通過發(fā)熱元件，根據焦耳定律，電流流經電阻會產生大量熱量。
而且像部分半導體陶瓷加熱管，會將發(fā)熱元件貼合在水管等待加熱介質的載體外壁，增大導熱接觸面積，減少熱量損耗，讓熱量快速傳遞給待加熱的水、空氣等介質，實現(xiàn)快速升溫，部分型號甚至能 2 - 3 秒就輸出熱水。
2、溫度上升后的功率自調階段
隨著加熱持續(xù)，PTC 半導體材料的溫度不斷升高，其電阻值會隨之逐步增大。依據歐姆定律，在電源電壓穩(wěn)定的情況下，電阻增大必然導致通過發(fā)熱元件的電流減小。電流減小后，根據焦耳定律產生的熱量也會相應減少，加熱功率隨之降低。這個過程是動態(tài)調整的，能避免溫度無節(jié)制升高，初步實現(xiàn)溫度調控，同時減少不必要的電能消耗。
3、穩(wěn)定恒溫與反向調整階段
當溫度升高到 PTC 材料的居里溫度（即特性突變的臨界溫度）時，其電阻會出現(xiàn)急劇飆升的情況，此時電流會大幅下降至較低水平，加熱功率趨近于穩(wěn)定，加熱器進入恒溫狀態(tài)。
例如無水狀態(tài)下，加熱器溫度達到特定值后便恒溫保持，此時基本無工作電流，幾乎不消耗功率，反之，若外界環(huán)境溫度降低，或者待加熱介質帶走大量熱量，PTC 材料的溫度下降，電阻值也會隨之減小，電流重新增大，加熱功率回升，再次為介質加熱，以此循環(huán)維持溫度穩(wěn)定。
