壓敏電阻作用

壓敏電阻有什么用?壓敏電阻的最大特點(diǎn)是當(dāng)加在它上面的電壓低于它的閥值"UN"時(shí)，流過它的電流極小，相當(dāng)于一只關(guān)死的閥門，當(dāng)電壓超過UN時(shí)，它的阻值變小，這樣就使得流過它的電流激增而對(duì)其他電路的影響變化不大從而減小過電壓對(duì)后續(xù)敏感電路的影響。利用這一功能，可以抑制電路中經(jīng)常出現(xiàn)的異常過電壓，保護(hù)電路免受過電壓的損害。

例如:我們家用的彩電的電源電路中就使用了氧化鋅壓敏電阻，這里使用的壓敏電阻壓敏電壓為470V，當(dāng)瞬態(tài)的浪涌電壓最大值(非有效值)超過470V時(shí)，壓敏電阻就是體現(xiàn)他的鉗位特性，把過高的電壓拉低，讓后級(jí)電路工作在一個(gè)安全的范圍內(nèi)。

電源系統(tǒng)

浪涌抑制器

安防系統(tǒng)

電動(dòng)機(jī)保護(hù)

汽車電子系統(tǒng)

家用電器

各種直徑尺寸:SMD、5mm、7mm、10mm、14mm、20 mm、25mm、32mm、34mm、40mm、53mm

廣泛的可變電阻電壓范圍:18V-1800V

多種浪涌承受能力:標(biāo)準(zhǔn)、高浪涌、超高浪涌

大電流處理和能量吸收能力

單體通流量可達(dá)到70KA甚至更高

快反應(yīng)時(shí)間

低泄露電流

多種引線形式:直、彎和其他特殊引線類型

多種包裝形式:散裝、卷裝包裝、卷包裝

選用壓敏電阻器前，應(yīng)先了解以下相關(guān)技術(shù)參數(shù):標(biāo)稱電壓是指在規(guī)定的溫度和直流電流下，壓敏電阻器兩端的電壓值。漏電流是指在25℃條件下，當(dāng)施加最大連續(xù)直流電壓時(shí)，壓敏電阻器中流過的電流值。等級(jí)電壓是指壓敏電阻中通過8/20等級(jí)電流脈沖時(shí)在其兩端呈現(xiàn)的電壓峰值。通流量是表示施加規(guī)定的脈沖電流(8/20μs)波形時(shí)的峰值電流。浪涌環(huán)境參數(shù)包括最大浪涌電流Ipm(或最大浪涌電壓Vpm和浪涌源阻抗Zo)、浪涌脈沖寬度Tt、相鄰兩次浪涌的最小時(shí)間間隔Tm以及在壓敏電阻器的預(yù)定工作壽命期內(nèi)，浪涌脈沖的總次數(shù)N等。

一般地說，壓敏電阻器常常與被保護(hù)器件或裝置并聯(lián)使用，在正常情況下，壓敏電阻器兩端的直流或交流電壓應(yīng)低于標(biāo)稱電壓，即使在電源波動(dòng)情況最壞時(shí)，也不應(yīng)高于額定值中選擇的最大連續(xù)工作電壓，該最大連續(xù)工作電壓值所對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱電壓值即為選用值。對(duì)于過壓保護(hù)方面的應(yīng)用，壓敏電壓值應(yīng)大于實(shí)際電路的電壓值，一般應(yīng)使用下式進(jìn)行選擇:VmA=av/bc式中:

a為電路電壓波動(dòng)系數(shù);v為電路直流工作電壓(交流時(shí)為有效值);b為壓敏電壓誤差;c為元件的老化系數(shù)，;這樣計(jì)算得到的VmA實(shí)際數(shù)值是直流工作電壓的1.5倍，在交流狀態(tài)下還要考慮峰值，因此計(jì)算結(jié)果應(yīng)擴(kuò)大1.414倍。

另外，選用時(shí)還必須注意:

(1)必須保證在電壓波動(dòng)最大時(shí)，連續(xù)工作電壓也不會(huì)超過最大允許值，否則將縮短壓敏電阻的使用壽命;

(2)在電源線與大地間使用壓敏電阻時(shí)，有時(shí)由于接地不良而使線與地之間電壓上升，所以通常采用比線與線間使用場(chǎng)合更高標(biāo)稱電壓的壓敏電阻器。

壓敏電阻所吸收的浪涌電流應(yīng)小于產(chǎn)品的最大通流量。

l 當(dāng)加在壓敏電阻上的電壓低于它的閾值時(shí)，流過它的電流極小，它相當(dāng)于一個(gè)阻值無窮大的電阻。也就是說，當(dāng)加在它上面的電壓低于其閾值時(shí)，它相當(dāng)于一個(gè)斷開狀態(tài)的開關(guān)。

l 當(dāng)加在壓敏電阻上的電壓超過它的閾值時(shí)，流過它的電流激增，它相當(dāng)于阻值無窮小的電阻。也就是說，當(dāng)加在它上面的電壓高于其閾值時(shí)，它相當(dāng)于一個(gè)閉合狀態(tài)的開關(guān)。

不同的使用場(chǎng)合，應(yīng)用壓敏電阻的目的，作用在壓敏電阻上的電壓/電流應(yīng)并不相同，

因而對(duì)壓敏電阻的要求也不相同，注意區(qū)分這種差異，對(duì)于正確使用是十分重要的。

根據(jù)使用目的的不同，可將壓敏電阻區(qū)分為兩大類:①保護(hù)用壓敏電阻，②電路功能用壓敏電阻。

(1) 區(qū)分是電源保護(hù)用壓敏電阻器，還是信號(hào)線、數(shù)據(jù)線保護(hù)用壓敏電阻器，它們要滿足不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(2) 根據(jù)施加在壓敏電阻上的連續(xù)工作電壓的不同，可將跨電源線用壓敏電阻器區(qū)分為交流用或直流用兩種類型，壓敏電阻在這兩種電壓應(yīng)力下的老化特性表現(xiàn)不同。

(3) 根據(jù)壓敏電阻承受的異常過電壓特性的不同，可將壓敏電阻區(qū)分為浪涌抑制型、高功率型和高能型這三種類型。

★浪涌抑制型:是指用于抑制雷電過電壓和操作過電壓等瞬態(tài)過電壓的壓敏電阻器，這種瞬態(tài)過電壓的出現(xiàn)是隨機(jī)的，非周期的，電流電壓的峰值可能很大。絕大多數(shù)壓敏電阻器都屬于這一類。

★高功率型:是指用于吸收周期出現(xiàn)的連續(xù)脈沖群的壓敏電阻器，例如并接在開關(guān)電源變換器上的壓敏電阻，這里沖擊電壓周期出現(xiàn)，且周期可知，能量值一般可以計(jì)算出來，電壓的峰值并不大，但因出現(xiàn)頻率高，其平均功率相當(dāng)大。

★高能型:指用于吸收發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈，起重電磁鐵線圈等大型電感線圈中的磁能的壓敏電壓器，對(duì)這類應(yīng)用，主要技術(shù)指標(biāo)是能量吸收能力。

壓敏電阻器的保護(hù)功能，絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合下，是可以多次反復(fù)作用的，但有時(shí)也將它做成電流保險(xiǎn)絲那樣的"一次性"保護(hù)器件。例如并接在某些電流互感器負(fù)載上的帶短路接點(diǎn)壓敏電阻。

壓敏電阻主要應(yīng)用于瞬態(tài)過電壓保護(hù)，但是它的類似于半導(dǎo)體穩(wěn)壓管的伏安特性，還使它具有多種電路元件功能，例如可用作:

(1)直流高壓小電流穩(wěn)壓元件，其穩(wěn)定電壓可高達(dá)數(shù)千伏以上，這是硅穩(wěn)壓管無法達(dá)到的。

(2)電壓波動(dòng)檢測(cè)元件。

(3)直流電平移位元件。

(4)均壓元件。

(5)熒光啟動(dòng)元件

(1)保護(hù)特性，當(dāng)沖擊源的沖擊強(qiáng)(或沖擊電流Isp=Usp/Zs)不超過規(guī)定值時(shí)，壓敏電阻的限制電壓不允許超過被保護(hù)對(duì)象所能承受的沖擊耐電壓(Urp)。

(2)耐沖擊特性，即壓敏電阻本身應(yīng)能承受規(guī)定的沖擊電流，沖擊能量，以及多次沖擊相繼出現(xiàn)時(shí)的平均功率。

(3)壽命特性有兩項(xiàng)，一是連續(xù)工作電壓壽命，即壓敏電阻在規(guī)定環(huán)境溫度和系統(tǒng)電壓條件應(yīng)能可靠地工作規(guī)定的時(shí)間(小時(shí)數(shù))。二是沖擊壽命，即能可靠地承受規(guī)定的沖擊的次數(shù)。

(4)壓敏電阻介入系統(tǒng)后，除了起到"安全閥"的保護(hù)作用外，還會(huì)帶入一些附加影響，這就是所謂"二次效應(yīng)"，它不應(yīng)降低系統(tǒng)的正常工作性能。這時(shí)要考慮的因素主要有三項(xiàng)，一是壓敏電阻本身的電容量(幾十到幾萬PF)，二是在系統(tǒng)電壓下的漏電流，三是壓敏電阻的非線性電流通過源阻抗的耦合對(duì)其他電路的影響。

1. 標(biāo)稱壓敏電壓(V):指通過規(guī)定持續(xù)時(shí)間的脈沖電流(一般為1mA 持續(xù)時(shí)間一般小于400mS)時(shí)壓敏電阻器兩端的電壓值。

2.電壓比:指壓敏電阻器的電流為1mA時(shí)產(chǎn)生的電壓值與壓敏電阻器的電流為0.1mA時(shí)產(chǎn)生的電壓值之比。

3. 最大限制電壓(V):在壓敏能承受的最大脈沖峰值電流Ip及規(guī)定波形下壓敏電阻兩端電壓峰值。

4. 殘壓比:通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。殘壓比則是殘壓與標(biāo)稱電壓之比。

5. 通流容量(kA):通流容量也稱通流量，是指在規(guī)定的條件(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。

6. 漏電流(mA):漏電流也稱等待電流，是指壓敏電阻器在規(guī)定的溫度和最大直流電壓下，流過壓敏電阻器電流。

7. 電壓溫度系數(shù):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)，壓敏電阻器兩端電壓的相對(duì)變化。

8. 電流溫度系數(shù):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(duì)變化。

9. 電壓非線性系數(shù):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。

10. 絕緣電阻: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。

11. 靜態(tài)電容量(PF):指壓敏電阻器本身固有的電容容量。

12 .額定功率:在特定的環(huán)境溫度85℃下工作1000小時(shí)，使壓敏電壓變化小于10%的最大功率。

13 .最大沖擊電流(8/20us):以特定的脈沖電流(8/20us波形)沖擊壓敏電阻器一次或兩次(每次間隔5分鐘)， 使的壓敏電壓變化仍在10%以內(nèi)的最大沖擊電流。

詳細(xì)信息:

突波吸收器之保護(hù)原理: 壓敏電阻在預(yù)備狀態(tài)時(shí)，相對(duì)于受保護(hù)之電子組件而言， 具有很高的阻抗(數(shù)兆歐姆)而且不會(huì)影響原設(shè)計(jì)電路之特性。 但當(dāng)瞬間突波電壓出現(xiàn)(超過突波吸收器之崩潰電壓時(shí))， 該突波吸收器之阻抗會(huì)變低(僅有幾個(gè)歐姆)并造成線路短路，也因此電子產(chǎn)品或較昂貴之組件受到保護(hù)。

最常見的壓敏電阻是金屬氧化物壓敏電阻(MOV, Metal Oxide Varistor)，它包含由氧化鋅顆粒與少量其他金屬氧化物或聚合物間隔構(gòu)成的陶瓷塊，夾于兩金屬片間。顆粒與鄰近氧化物交界處會(huì)形成二極管效應(yīng)，由于有大量雜亂顆粒，使得它等同于一大堆背向相連的二極管，低電壓時(shí)只有很小的逆向漏電電流，當(dāng)遇到高電壓時(shí)，二極管因熱電子與隧道效應(yīng)而發(fā)生逆向崩潰，流通大電流。因此，壓敏電阻的電流-電壓特性曲線具有高度的非線性: 低電壓時(shí)電阻高、高電壓時(shí)電阻低。

由于主要成份或品牌的不同，金屬氧化物壓敏電阻有時(shí)還可以看到這些名稱: ZNR (Zinc-Oxide Non-linear Resistor, 氧化鋅非線性電阻)、ZOV (Zinc-oxide Varistor)、CNR (Composite Nonlinear Resistor[2])，TNR (Titanium-oxide based Non-linear Resistor, 氧化鈦非線性電阻, 不過也可能是 Toshiba Non-linear Resistor, 東芝公司的非線性電阻等。

氧化鋅，Zinc Oxide，ZnO

碳化硅，Silicon Carbide，SiC

氧化鈦，Titanium Oxide，TiO2

氧化鋅壓敏電阻器應(yīng)用原理

壓敏電阻器與被保護(hù)的電器設(shè)備或元器件并聯(lián)使用。當(dāng)電路中出現(xiàn)雷電過電壓或瞬態(tài)操作過電壓Vs時(shí)，壓敏電阻器和被保護(hù)的設(shè)備及元器件同時(shí)承受Vs，由于壓敏電阻器響應(yīng)速度很快，它以納秒級(jí)時(shí)間迅速呈現(xiàn)優(yōu)良非線性導(dǎo)電特性，此時(shí)壓敏電阻器兩端電壓迅速下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Vs，這樣被保護(hù)的設(shè)備及元器件上實(shí)際承受的電壓就遠(yuǎn)低于過電壓Vs，從而使設(shè)備及元器件免遭過電壓的沖擊。

1.壓敏電壓:指在規(guī)定的溫度和直流(一般為1mA或0.1mA)下，壓敏電阻器兩端的電壓值。記為V1mA或V0.1mAo

2.最大連續(xù)電壓:指在規(guī)定環(huán)境溫度下，能長(zhǎng)期持續(xù)加在壓敏電阻器兩端的最大正弦交流電壓有效值或最大直流電壓值

3.限制電壓:指在壓敏電阻器中通過規(guī)定大小的沖擊電流(8,20μs)時(shí)，其兩端的最大電壓峰值。

4.額定功率:指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，可施加給壓敏電阻器的最大平均沖擊功率。

5.最大能量:在壓敏電壓變化不超過±10%，沖擊電流波形為10,1000μs或2ms的條件下，可施加給壓敏電阻的最大一次沖擊能量。

6.通流容量(最大沖擊電流)

常用的壓敏電阻型號(hào):5D、7D、10D、14D、20D、32D等型號(hào)，壓敏電阻還有防暴的功能