我们在各种电路板接交流电源处,经常能看到像上图那样长的比较像瓷片电容的一个东西,这个东西就是压敏电阻,压敏电阻是一种半导体电阻,是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护。
一、压敏电阻的原理
压敏电阻意思是“在一定电流电压范围内电阻值随电压而变”,或者是说“电阻值对电压敏感”的阻器。相应的英文名称叫“VoltageDependentResistor”简写为“VDR”。
随着加在它上面的电压不断增大,它的电阻值可以从 MΩ(兆欧)级变到 mΩ(毫欧)级。当电压较低时,压敏电阻工作于漏电流区,呈现很大的电阻,漏电流很小;当电压升高进入非线性区后,电流在相当大的范围内变化时,电压变化不大,呈现较好的限压特性;电压再升高,压敏电阻进入饱和区,呈现一个很小的线性电阻,由于电流很大,时间一长就会使压敏电阻过热烧毁甚至炸裂。正常使用时压敏电阻处于漏电流区,受到浪涌冲击时进入非线性区泄放浪涌电流,一般不能进入饱和区
压敏电阻器的电阻体材料是半导体,所以它是半导体电阻器的一个品种。现在大量使用的"氧化锌"(ZnO)压敏电阻器,它的主体材料有二价元素(Zn)和六价元素氧(O)所构成。所以从材料的角度来看,氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。
二、压敏电阻的作用
压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阀值"UN"时,流过它的电流极小,相当于一只关死的阀门,当电压超过 UN 时,流过它的电流激增,相当于阀门打开。利用这一功能,可以抑制电路中经常出现的异常过电压,保护电路免受过电压的损害。
压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件,可以用来代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合。压敏电阻器可以对 IC 及其它设备的电路进行保护,防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流(如雷击等)而造成对它们的损坏。使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的 IC 或设备电路上,当电压瞬间高于某一数值时,压敏电阻器阻值迅速下降,导通大电流,从而保护 IC 或电器设备;当电压低于压敏电阻器工作电压值时,压敏电阻器阻值极高,近乎开路,因而不会影响器件或电器设备的正常工作。
三、压敏电阻的标称参数
压敏电阻用字母“MY”表示,如加 J 为家用,后面的字母 W、G、P、L、H、Z、B、C、N、K 分别用于稳压、过压保护、高频电路、防雷、灭弧、消噪、补偿、消磁、高能或高可靠等方面。压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量,但不能承受毫安级以上的持续电流,在用作过压保护时必须考虑到这一点。
四、压敏电阻的特性参数
①压敏电压 UN(U1mA):通常以在压敏电阻上通过 1mA 直流电流时的电压来表示其是否导通的标志电压,这个电压就称为压敏电压 UN。压敏电压也常用符号 U1mA 表示。压敏电压的误差范围一般是±10%。在试验和实际使用中,通常把压敏电压从正常值下降 10%作为压敏电阻失效的判据。
②最大持续工作电压 UC:指压敏电阻能长期承受的最大交流电压(有效值)Uac 或最大直流电压 Udc。一般 Uac≈0.64U1mA,Udc≈0.83U1mA。
③通流量(最大冲击电流)IP:指压敏电阻能够承受的 8/20μs 波的最大冲击电流峰值。“能够承受”的含义是,冲击后压敏电压的变化率不大于 10%。现行的技术规格书中通常都给出了冲击 1 次的 IP 值。
④最大箝位电压(限制电压)VC:技术规格书中给出的最大箝位电压值是指给压敏电阻施加规定的 8/20μs 波冲击电流 IX(A)时压敏电阻上呈现的电压。
实际使用中,压敏电压越高,施加的冲击电流越大,限制电压(或称残压)就越高,可从产品给出的 V-I 曲线上查到。
⑤额定能量 E:额定能量是指压敏电阻能够承受规定波形的冲击电流冲击一次的最大能量(冲击后压敏电压的变化率不大于 10%),可用下式表示:
E=K*IP*VC*T
式中:IP、VC 见上,T 为脉冲宽度,K 为与波形有关的常数。对于 8/20μs 波和 10/1000μs 波,K=1.4;对于 2ms 方波,K=1。
⑥额定功率(最大平均功率)Pm:指压敏电阻在室温下,连续承受多次冲击,且各次冲击之间间隔时间较短,因而有热积累效应的情况下,能够承受的最大平均功率。尽管压敏电阻能承受很大的脉冲功率,但能承受的平均功率却很小。
⑦电容 C0:指压敏电阻两电极间呈现的电容,在几 pF~几百 nF 的范围内。体积越小,压敏电压越高,电容越小。
⑧漏电流 Il:给压敏电阻施加最大直流电压 Udc 时流过的电流。测量漏电流时,通常给压敏电阻加上 Udc=0.83U1mA 的电压(有时也用 0.75U1mA)。一般要求静态漏电流 Il≤20μA(也有要求≤10μA 的)。在实际使用中,更关心的不是静态漏电流值本身的大小,而是它的稳定性,即在冲击试验后或在高温条件下的变化率。在冲击试验后或在高温条件下其变化率不超过一倍,即认为是稳定的。
⑨非线性指数α:指电压的变化对电流的影响能力,可用公式表示为:
I=KUα或α=loglog
由前式可见,α越大表明电压的变化对电流的影响能力越大,非线性特性越好。由后式可见,α是伏安特性上各点斜率的倒数,特性越平坦的地方,α越大(漏电流区和饱和区α=1,又称低α区)。用仪器测量时,一般设定 I2=1mA,I1=0.1mA,所以
αT=1/log(U1mA/U0.1mA)
本文地址:IT问答频道 https://www.eeeoo.cn/itwenda/8929.html,嗨游网一个专业手游免费下载攻略知识分享平台,本站部分内容来自网络分享,不对内容负责,如有涉及到您的权益,请联系我们删除,谢谢!