鈦酸鋇晶體屬于鈣鈦礦型結構，是一種鐵電材料，純鈦酸鋇是一種絕緣材料．在鈦酸鋇材料中加入微量稀土元素，進行適當熱處理后，在居里溫度附近，電阻率陡增幾個數量級，產生PTC效應，此效應與BaTiO3晶體的鐵電性及其在居里溫度附近材料的相變有關。鈦酸鋇半導瓷是一種多晶材料，晶粒之間存在著晶粒間界面。該半導瓷當達到某一特定溫度或電壓，晶體粒界就發生變化，從而電阻急劇變化。
鈦酸鋇半導瓷的PTC效應起因于粒界（晶粒間界）。對于導電電子來說，晶粒間界面相當于一個勢壘。當溫度低時，由于鈦酸鋇內電場的作用，導致電子極容易越過勢壘，則電阻值較小。當溫度升高到居里溫度（即臨界溫度）附近時，內電場受到破壞，它不能幫助導電電子越過勢壘。這相當于勢壘升高，電阻值突然增大，產生PTC效應。鈦酸鋇半導瓷的PTC效應的物理模型有海望表面勢壘模型、丹尼爾斯等人的鋇缺位模型和疊加勢壘模型，它們分別從不同方面對PTC效應作出了合理解釋。