壓敏電阻器應(yīng)用行業(yè)

壓敏電阻主要是用來保護(hù)那些易受靜電和高壓等破壞環(huán)境的一種電阻，在一些集成化較高，應(yīng)用功能復(fù)雜的環(huán)境中應(yīng)用較多，其中片式壓敏電阻體積小，適應(yīng)于高度集成化的電子環(huán)境。據(jù)了解，手持式電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，使得手機(jī)、手提電腦、PDA、數(shù)碼相機(jī)和醫(yī)療儀器等產(chǎn)品對電路系統(tǒng)的速度和工作電壓提出更為嚴(yán)格的要求。片式壓敏電阻雖因其響應(yīng)速度快、無極性、成本低以及和SMT工藝兼容等優(yōu)點(diǎn)而被推到了市場前沿。

在手機(jī)中的應(yīng)用中，由于增加了多種新功能，如彩屏、可拍照、MMS，手機(jī)中的IC集成度也越來越高，與此同時(shí)，半導(dǎo)體器件和IC的工作電壓越來越低，當(dāng)芯片變得越來越薄時(shí)，遭受過電壓和靜電放電(ESD)危害的幾率大大增加了。由于過電壓和靜電放電對集成電路和半導(dǎo)體器件會(huì)造成損壞，因而需要大量的過電壓保護(hù)元件來對昂貴的半導(dǎo)體器件提供保護(hù)。

片式壓敏電阻行情看好，但同時(shí)卻面臨了一個(gè)尷尬，片式壓敏電阻由于價(jià)格堅(jiān)挺，一般而言，同種類型的片式壓敏電阻要比DIP型的價(jià)格高出3-5倍。以致擴(kuò)大市場份額的過程中和貼片LED同顯步履蹣跚。元件市場片式壓敏電阻的實(shí)際情形是，供應(yīng)市場不大，需求市場也不大。壓敏電阻市場DIP直插產(chǎn)品是主流，SMT產(chǎn)品則是發(fā)展趨勢。

靜態(tài)電容是指壓敏電阻器本身固有的電容容量。壓敏電阻雖然能吸收很大的浪涌電能量，但不能承受毫安級(jí)以上的持續(xù)電流，在用作過壓保護(hù)時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。壓敏電阻的選用，一般選擇標(biāo)稱壓敏電壓V1mA和通流容量兩個(gè)參數(shù)。

絕緣電阻是指壓敏電阻器的引出線(引腳)與電阻體絕緣表面之間的電阻值。

電壓溫度系數(shù)是指在規(guī)定的溫度范圍(溫度為20~70℃)內(nèi)，壓敏電阻器標(biāo)稱電壓的變化率，即在通過壓敏電阻器的電流保持恒定時(shí)，溫度改變1℃時(shí)壓敏電阻兩端的相對變化。

電流溫度系數(shù)是指在壓敏電阻器的兩端電壓保持恒定時(shí)，溫度改變1℃時(shí)，流過壓敏電阻器電流的相對變化。

電壓非線性系數(shù)是指壓敏電阻器在給定的外加電壓作用下，其靜態(tài)電阻值與動(dòng)態(tài)電阻值之比。

漏電流又稱等待電流，是指壓敏電阻器在規(guī)定的溫度和最大直流電壓下，流過壓敏電阻器的電流。

流過壓敏電阻器的電流為某一值時(shí)，在它兩端所產(chǎn)生的電壓稱為這一電流值的殘壓。殘壓比則為殘壓與標(biāo)稱電壓之比。

一次以8/20μs標(biāo)準(zhǔn)波形的電流作一次沖擊的最大電流值，此時(shí)壓敏電壓變化率仍在±10%以內(nèi)。2次以8/20μs標(biāo)準(zhǔn)波形的電流作兩次沖擊的最大電流值，兩次沖擊時(shí)間間隔為5分鐘，此時(shí)壓敏電壓變化率仍在±10%以內(nèi)。

壓敏電阻所吸收的能量通常按下式計(jì)算W=kIVT(J)

其中I--流過壓敏電阻的峰值;

V--在電流I流過壓敏電阻時(shí)壓敏電阻兩端的電壓;

T--電流持續(xù)時(shí)間;

k--電流I的波形系數(shù)。

對:

2ms的方波 k=1，

8/20μs波 k=1.4，

10/1000μs k=1.4。

壓敏電阻對2ms方波，吸收能量可達(dá)330J每平方厘米;對8/20μs波，電流密度可達(dá)2000A每立方厘米，這表明他的通流能力及能量耐量都是很大的。

一般來說壓敏電阻的片徑越大，它的能量耐量越大，耐沖擊電流也越大，選用壓敏電阻時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)常遇到能量較小、但出現(xiàn)頻率次數(shù)較高的過電壓，如幾十秒、一兩分鐘出現(xiàn)一次或多次的過電壓，這時(shí)就應(yīng)該考慮壓敏電阻所能吸收的平均功率。

最大限制電壓是指壓敏電阻器兩端所能承受的最高電壓值，它表示在規(guī)定的沖擊電流Ip通過壓敏電阻器兩端所產(chǎn)生的電壓，此電壓又稱為殘壓，所以選用的壓敏電阻的殘壓一定要小于被保護(hù)物的耐壓水平Vo，否則便達(dá)不到可靠的保護(hù)目的，通常沖擊電流Ip值較大，例如2.5A或者10A，因而壓敏電阻對應(yīng)的最大限制電壓Vc相當(dāng)大，例如MYG7K471其Vc=775(Ip=10A時(shí))。

通流容量也稱通流量，是指在規(guī)定的條件(以規(guī)定的時(shí)間間隔和次數(shù)，施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流)下，允許通過壓敏電阻器上的最大脈沖(峰值)電流值。一般過壓是一個(gè)或一系列的脈沖波。實(shí)驗(yàn)壓敏電阻所用的沖擊波有兩種，一種是為8/20μs波，即通常所說的波頭為8μs波尾時(shí)間為20μs的脈沖波，另外一種為2ms的方波。

所謂通流容量，即最大脈沖電流的峰值是環(huán)境溫度為25℃情況下，對于規(guī)定的沖擊電流波形和規(guī)定的沖擊電流次數(shù)而言，壓敏電壓的變化不超過±10%時(shí)的最大脈沖電流值。為了延長器件的使用壽命，ZnO壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值應(yīng)小于手冊中給出的產(chǎn)品最大通流量。然而從保護(hù)效果出發(fā)，要求所選用的通流量大一些好。在許多情況下，實(shí)際發(fā)生的通流量是很難精確計(jì)算的，則選用2-20kA的產(chǎn)品。如手頭產(chǎn)品的通流量不能滿足使用要求時(shí)，可將幾只單個(gè)的壓敏電阻并聯(lián)使用，并聯(lián)后的壓敏電壓不變，其通流量為各單只壓敏電阻數(shù)值之和。要求并聯(lián)的壓敏電阻伏安特性盡量相同，否則易引起分流不均勻而損壞壓敏電阻。

此電壓分交流和直流兩種情況，如為交流，則指的是該壓敏電阻所允許加的交流電壓的有效值，以ACrms表示，所以在該交流電壓有效值作用下應(yīng)該選用具有該最大允許電壓的壓敏電阻，實(shí)際上V1mA與ACrms間彼此是相互關(guān)聯(lián)的，知道了前者也就知道了后者，不過ACrms對使用者更直接，使用者可根據(jù)電路工作電壓，可以直接按ACrms來選取合適的壓敏電阻。在交流回路中，應(yīng)當(dāng)有:min(U1mA) ≥(2.2~2.5)Uac，式中Uac為回路中的交流工作電壓的有效值。上述取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中應(yīng)用時(shí)，有適當(dāng)?shù)陌踩６取χ绷鞫栽谥绷骰芈分?，?yīng)當(dāng)有:min(U1mA) ≥(1.6~2)Udc，式中Udc為回路中的直流額定工作電壓。在信號(hào)回路中時(shí)，應(yīng)當(dāng)有:min(U1mA)≥(1.2~1.5)Umax，式中Umax為信號(hào)回路的峰值電壓。壓敏電阻的通流容量應(yīng)根據(jù)防雷電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)來定。一般而言，壓敏電阻的通流容量要大于等于防雷電路設(shè)計(jì)的通流容量。

MYG05K規(guī)定通過的電流為0.1mA，MYG07K、MYG10K、MYG14K、MYG20K標(biāo)稱電壓是指通過1mA直流電流時(shí)，壓敏電阻器兩端的電壓值。

所謂壓敏電壓(VARISTOR VOLTAGE)，即擊穿電壓或閾值電壓。指在規(guī)定電流下的電壓值，大多數(shù)情況下用1mA直流電流通入壓敏電阻器時(shí)測得的電壓值，其產(chǎn)品的壓敏電壓范圍可以從10-9000V不等?？筛鶕?jù)具體需要正確選用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC，式中，Vp為電路額定電壓的峰值。VAC為額定交流電壓的有效值。ZnO壓敏電阻的電壓值選擇是至關(guān)重要的，它關(guān)系到保護(hù)效果與使用壽命。如一臺(tái)用電器的額定電源電壓為220V，則壓敏電阻電壓值V1mA=1.5Vp=1.5×1.414×220V=476V，V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V，因此壓敏電阻的擊穿電壓可選在470-480V之間。

片式壓敏電阻器(VARISTOR)是壓敏電阻器的一種，它是用氧化鋅非線性電阻元件作為核心而制成的電沖擊保護(hù)器件。氧化鋅非線性電阻元件是以氧化鋅(ZnO)為主體材料，添加多種其他微量元素，用陶瓷工藝制成的化合物半導(dǎo)體元件。它的基本特性是電流一電壓關(guān)系的非線性。當(dāng)加在它兩端的電壓低于某個(gè)閥電壓，即"壓敏電壓"時(shí)，它的電阻值極大，為兆歐級(jí);而當(dāng)加在它兩端的電壓超過壓敏電壓后，電阻值隨電壓的增高急速下降，可小到歐姆級(jí)、毫歐姆級(jí)。壓敏電阻器與普通電阻器不同，普通電阻器遵守歐姆定律，而片式壓敏電阻器的電壓與電流則呈特殊的非線性關(guān)系。當(dāng)片式壓敏電阻器兩端所加電壓低于標(biāo)稱額定電壓值時(shí)，其電阻值接近無窮大，內(nèi)部幾乎無電流流過。當(dāng)片式壓敏電阻器兩端電壓略高于標(biāo)稱額定電壓時(shí)，它將被迅速擊穿導(dǎo)通，并由高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，工作電流也急劇增大。當(dāng)其兩端電壓低于標(biāo)稱額定電壓時(shí)，片式壓敏電阻器又能恢復(fù)為高阻狀態(tài)。當(dāng)壓敏電阻器兩端電壓超過其最大限制電壓時(shí)，壓敏電阻器將完全擊穿損壞，無法再自行恢復(fù)。一般而言，片式壓敏電阻器的制作工藝流程如下:疊層，切割，排膠，燒結(jié)，倒角，涂敷，端電極，電鍍。

片式壓敏電阻器廣泛地應(yīng)用在家用電器及其它電子產(chǎn)品中，起過電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護(hù)半導(dǎo)體元器件等作用。

片式壓敏電阻器的主要參數(shù)有:標(biāo)稱電壓、電壓比、最大控制電壓、殘壓比、通流容量、漏電流、電壓溫度系數(shù)、電流溫度系數(shù)、電壓非線性系數(shù)、絕緣電阻、靜態(tài)電容等。

具有非線性伏安特性并有抑制瞬態(tài)過電壓作用的固態(tài)電壓敏感元件。當(dāng)端電壓低于某一閾值時(shí)，壓敏電阻器的電流幾乎等于零;超過此閾值時(shí)，電流值隨端電壓的

增大而急劇增加。壓敏電阻器的非線性伏安特性是由壓敏體(或稱壓敏結(jié))電壓降的變化而引起的，所以又稱為非線性電阻器。表中列出常見的壓敏電阻器的類別。 在電力工業(yè)中,常使用壓敏材料制成避雷器閥片。反向特性的硒整流片和雪崩二極管等也具有壓敏特性，但習(xí)慣上仍沿用各自的原名。

1929~1930年，美國和德國幾乎同時(shí)用碳化硅壓敏材料制成高壓避雷器。40年代末，蘇聯(lián)制成低壓碳化硅壓敏電阻器。1968年日本研制出氧化鋅壓敏材料。這種材料具有比其他材料更為優(yōu)異的電氣性能，至今仍獲得廣泛應(yīng)用。其他金屬氧化物(Fe2O3、TiO等)壓敏電阻器也得到發(fā)展。

壓敏電阻器主要用于限制有害的大氣過電壓和操作過電壓，能有效地保護(hù)系統(tǒng)或設(shè)備。用氧化鋅壓敏材料制成高壓絕緣子,既有絕緣作用,又能實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)過電壓保護(hù)。此外，壓敏電阻器在電子電路中可用于消火花、消噪音、穩(wěn)壓和函數(shù)變換等。

壓敏電阻器的端電壓超過某一閾值后，其伏安特性可用下式表示:

式中I為通過壓敏電阻器的電流峰值，U為端電壓峰值,C或A為材料常數(shù),β為電流非線性指數(shù),γ=1/β為電壓非線性指數(shù)。其他參數(shù)還有標(biāo)稱工作電壓、壓敏電壓、漏電流、通流容量、單片承受能量和使用壽命等。