压敏电阻器压敏电阻器常用 “RV”表示 结构——根据半导体材料的非线性特性制成的。 特性——压敏电阻器的电压与电流不遵守欧姆定律,而成特殊的非线性关系。当两端所加电压低于标称标称电压值时,压敏电阻器的电阻值接近无穷大,内部几乎无电流流过;当两端所加电压略高于标称标称电压值时,压敏电阻器将迅速击穿导通,并由高阻状态变为低阻状态,工作电流也急剧增大;当两端所加电压低于标称标称电压值时,压敏电阻器又恢复为高阻状态;当两端所加电压超过最大限制电压值时,压敏电阻器将完全击穿损坏,无法再自行恢复。 作用与应用——大范围的应用于家用电器及其它...
压敏电阻器常用 “RV”表示 结构——根据半导体材料的非线性特性制成的。 特性——压敏电阻器的电压与电流不遵守欧姆定律,而成特殊的非线性关系。当两端所加电压低于标称标称电压值时,压敏电阻器的电阻值接近无穷大,内部几乎无电流流过;当两端所加电压略高于标称标称电压值时,压敏电阻器将迅速击穿导通,并由高阻状态变为低阻状态,工作电流也急剧增大;当两端所加电压低于标称标称电压值时,压敏电阻器又恢复为高阻状态;当两端所加电压超过最大限制电压值时,压敏电阻器将完全击穿损坏,无法再自行恢复。 作用与应用——大范围的应用于家用电器及其它电子科技类产品中,起过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等。 压敏电阻器的主要参数: 除标称阻值、额定功率和允许偏差等基本指标外,还有如下指标: 1)标称电压(V):指通过1mA直流电流时压敏电阻器两端的电压值。 2)电压比:指压敏电阻器的电流为1mA时产生的电压值与压敏电阻器的电流为0.1mA时产生的电压值之比。 3)最大限制电压(V):指压敏电阻器两端所能承受的最高电压值。 4)残压比:通过压敏电阻器的电流为某一值时,在它两端所产生的电压叫做这一电流值的残压。残压比则是残压与标称电压之比。 5)最大可承受能量(kA):最大可承受能量也称通流量,是指在
的冲击电流)下,允许通过压敏电阻器上的最大脉冲(峰值)电流值。 6)漏电流(mA):漏电流也称等待电流,是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下,流过压敏电阻器电流。 7)电压温度系数:指在规定的温度范围(温度为20℃~70℃)内,压敏电阻器标称电压的变化率,即在通过压敏电阻器的电流保持恒定时,温度改变1℃时,压敏电阻器两端电压的相对变化。 8)电流温度系数:指在压敏电阻器的两端电压保持恒定时,温度改变1℃时,流过压敏电阻器电流的相对变化。 9)电压非线性系数:指压敏电阻器在给定的外加电压作用下,其静态电阻值与动态电阻值之比。 10)绝缘电阻:指压敏电阻器的引出线(引脚)与电阻体绝缘表面之间的电阻值。 11)静态电容量(PF):指压敏电阻器本身固有的电容容量。 2.压敏电阻 压敏电阻主要参数有标称电压、非线性系数、最大可承受能量、残压比和电压比等。 ①标称电压:一般指在lma下压敏电阻的端电压。 ②非线性系数:表示压敏电阻偏离伏安特性的程度,该值越大越好。 ③最大可承受能量:用规定的时间和次数进行标准波形冲击(一般8/20its,2ms方 波)压敏电阻标称电压变化率符合技术条件规定的最大电流称为通流容量。 ④残压比:当流过脉冲电流时,两端的峰值电压与标称电压之比。 ⑤电压比:10倍标称电流的电压与标称电流的电压之比。 典型压敏电阻参数举例。 ·环形压敏电阻myl0:标称电压(1ma)3~4.5v;允差误差±25%;电压非线%℃。 ·氧化锌压敏电阻my21:标称电压(1ma)22~82v;电压比1.25(1via/1vlma);漏电流
SJ1152-82部颁标准中压敏电阻器的型号命名分为四部分,各部分的含义见表1。 表1 压敏电阻器的型号命名及含义 第一部分用字母 “M” 表示主称为敏感电阻器。 第二部分用字母 “Y” 表示敏感电阻器为压敏电阻器。 第三部分用字母表示压敏电阻器的用途的特征。 第四部分用数字表示序号,有的在序号的后面还标有标称电压、通流容量或电阻体直径、电压误差、标称电压等。 例如: MYL1-1(防雷用压敏电阻器) MY31-270/3(270V/3kA普通压敏电阻器) M——敏感电阻器 M——敏感电阻器 Y——压敏电阻器 Y——压敏电阻器 L——防雷用 31——序号 1-1——序号 270——标称电压为270V 3——通流容量为3kA 压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻元件;电阻对电压较敏感,当电压达到一定数值时,电阻迅速导通。由于压敏电阻拥有非常良好的非线特性、通流量大、残压水平低、动作快和无续流等特点。被大范围的应用于电子设备防雷。 主要参数: 1、残压:压敏电阻在通过规定波形的大电流时其两端出现的最高峰值电压。 2、最大可承受能量:按规定时间间隔与次数在压敏电阻上施加规定波形电流后,压敏电阻参考电压的变化率仍在规定范围内所能通过的最大电流幅值。 3、泄漏电流:在参考电压的作用下,压敏电阻中流过的电流。 4、额定工作电压:允许长期连续施加在压敏电阻两头的工频电压的有效值。而压敏电阻在吸收暂态过电压能量后自身温度上升,在此电压下能正常冷却,不会发热损坏。 压敏电阻的不足:(1)寄生电容大 压敏电阻具有较大的寄生电容,一般在几百至几千微微法的范围。在高频信号系统中会引起高频信号传输畸变,从而引起系统正常运行。 (2)泄漏电流的存在 压敏电阻的泄漏电流指标既关系到被保护电子系统的正常运行,又关系到压敏电阻自身的老化和常规使用的寿命。 压敏电阻的损坏形式:(1)当压敏电阻在抑制暂态过电压时能量超过其额定容量时,压敏电阻会因过热而损坏,主要体现为短路、开路。 MYL表示防雷型压敏电阻 MYE表示高负荷型压敏电阻,也有厂家用MYT表示通用型,MYL表示防雷型. 选用方法(正常的情况): 1、压敏电压值应大于实际电路的电压峰值,一般为: U1mA =K1×/K2×K3× UC U1mA ---- 压敏电压 UC ---- 电路直流工作电压(交流时为有效值) K1 ---- 电源电压波动系数,一般取1.2 K2 ---- 压敏电压误差,一般取0.85 K3 ---- 老化系数,一般取0.9 交流状态下,应将有效值变为峰值,即扩大√2倍,实际应用中可参考此
通过实验来确定压敏电压值。 2、通流量 实际应用中,压敏电阻器所吸收的浪涌电流应小于压敏电阻的最大峰值电流,以延长产品的常规使用的寿命。 压敏电阻的检测。用指针式万用表的R×1k挡测量压敏电阻两引脚之间的正、反向绝缘电阻,均为无穷大,否则,说明漏电流大。若所测电阻很小,说明压敏电阻已损坏,不可以使用。 压敏电阻的先择与使用 2007-03-12 10:42:18 压敏电阻的测量: 压敏电阻一般并联在电路中使用,当电阻两头的电压发生急剧变化时,电阻短路将电流保险丝熔断,起到保护作用。压敏电阻在电路中,常用于电源过压保护和稳压。测量时将万用表置10k档,表笔接于电阻两头,万用表上应显示出压敏电阻上标示的阻值,如果超出这个数值很大,则说明压敏电阻已损 压敏电阻标称参数 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。压敏电阻的选用,一般选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数。 1、所谓压敏电压,即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值,大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值,其产品的压敏电压范围可以从10-9000V不等。可根据具体需要正确选用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC,式中,Vp为电路标称电压的峰值。VAC为额定交流电压的有效值。ZnO压敏电阻的电压值选择是至关重要的,它关系到保护效果与常规使用的寿命。如一台用电器的额定电源电压为220V,则压敏电阻电压值V1mA=1.5Vp=1.5××220V=476V,V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V,因此压敏电阻的击穿电压可选在470-480V之间。 2、所谓最大可承受能量,即最大脉冲电流的峰值是环境和温度为25℃情况下,对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言,压敏电压的变化不超过± 10%时的最大脉冲电流值。为了延长器件的常规使用的寿命,ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量。然而从保护效果出发,要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下,实际发生的通流量是很难精确计算的,则选用2-20KA的产品。如手头产品的通流量不能够满足使用上的要求时,可将几只单个的压敏电阻并联使用,并联后的压敏电不变,其通流量为各单只压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同,否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻。 压敏电阻器的应用原理 压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件,可拿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。 压敏电阻的选用 选用压敏电阻器前,应先了解以下有关技术参数:标称电压是指在规定的温度和直流电流下,压敏电阻器两端的电压值。漏电流是指在25℃条件下,当施加最大连续直流电压时,压敏电阻器中流过的电流值。等级电压是指压敏电阻中通过8/20等级电流脉冲时在其两端呈现的电压峰值。通流量是表示施加规定的脉冲电流(8/20μs)波形时的峰值电流。浪涌环境参数包括最大浪涌电流Ipm(或最大浪涌电压Vpm和浪涌源阻抗Zo)、浪涌脉冲宽度Tt、相邻两次浪涌的最小时间间隔Tm以及在压敏电阻器的预定工作寿命期内,浪涌脉冲的总次数N等。 3.1 标称电压选取 一般地说,压敏电阻器常常与被保护器件或装置并联使用,在一般的情况下,压敏电阻器两端的直流或交流电压应低于标称电压,即使在电源波动情况最坏时,也不应高于额定值中选择的最大连续工作电压,该最大连续工作电压值所对应的标称电压值即为选用值。对于过压保护方面的应用,压敏电压值应大于实际电路的电压值,一般应使用下式做出合理的选择: VmA=av/bc 式中:a为电路电压波动系数,一般取1.2;v为电路直流工作电压(交流时为有效值);b为压敏电压误差,一般取0.85;c为元件的老化系数,一般取0.9; 这样计算得到的VmA实际数值是直流工作电压的1.5倍,在交流状态下还应该要考虑峰值,因此计算结果应扩大1.414倍。另外,选用时还一定要注意: (1) 一定要保证在电压波动最大时,连续工作电压也不会超过最大允许值,否则将缩短压敏电阻的常规使用的寿命; (2) 在电源线与大地间使用压敏电阻时,有时由于接地不良而使线与地之间电压上升,所以一般会用比线与线间使用场合更高标称电压的压敏电阻器。 压敏电阻所吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流量。 应 用 电路浪涌和瞬变防护时的电路。对于压敏电阻的应用连接,大致可分为四种类型: 第一种类型是电源线之间或电源线和大地之间的连接,作为压敏电阻器,最有代表性的使用场合是在电源线及长距离传输的信号线遇到雷击而使导线存在浪涌脉冲等情况下对电子科技类产品起保护作用。一般在线间接入压敏电阻器可对线间的感应脉冲有效,而在线与地间接入压敏电阻则对传输线和大地间的感应脉冲有效。若进一步将线间连接与线地连接两种形式组合起来,则可对浪涌脉冲有更好的吸收作用。 第二种类型为负荷中的连接,它大多数都用在对感性负载突然开闭引起的感应脉冲进行吸收,以防止元件受到破坏。一般来说,只要并联在感性负载上就可以了,但根据电流种类和能量大小的不同,可优先考虑与R-C串联吸收电路合用。 第三种类型是接点间的连接,这种连接主要是为避免感应电荷开关接点被电弧烧坏的情况出现,一般与接点并联接入压敏电阻器即可。 第四种类型大多数都用在半导体器件的保护连接,这种连接方式大多数都用在可控硅、大功率三极管等半导体器件,一般都会采用与保护器件并联的方式,以限制电压低于被保护器件的耐压等级,这对半导体器件是一种有效的保护。 4 氧化锌压敏电阻存在的问题 现有压敏电阻在配方和性能上分为相互不能替代的两大类: 4.1 高压型压敏电阻 高压型压敏电阻,其优点是电压梯度高(100~250V/mm)、大电流特性好(V10kA/V1mA≤1.4)但仅对窄脉宽(2≤ms)的过压和浪涌有理想的防护能力,单位体积内的包含的能量较小,(50~300)J/cm3。 4.2 高能型压敏电阻 高能型压敏电阻,其优点是单位体积内的包含的能量较大(300J/cm3~750J/cm3),承受长脉宽浪涌能力强,但电压梯度较低(20V/mm~500V/mm),大电流特性差(V10kA/V1mA
2.0)。 这两种配方的性能差别造成了许多应用上的“死区”,在10kV电压等级的输配电系统中广泛采用了真空开关,由于它动作速度快、拉弧小,会在操作瞬间造成极高过压和浪涌能量,如果选用高压型压敏电阻加以保护(如避雷器),虽然它电压梯度高、成本较低,但能量容量小,容易损坏;如果选用高能型压敏电阻,虽然它能量容量大,寿命较长,但电压梯度低,成本过高,是前者的5~13倍。 在中 小功率变频电源中,过压保护的对象是功率半导体器件,它对压敏电阻的大电流特性和能量容量的要求都很严格,而且要同时做到元件的小型化。高能型压敏电阻在能量容量上能够完全满足要求,但大电流性能不够理想,小直径元件的残压比较高,往往达不到限压要求;高压型压敏电阻的大电流特性较好,易于小型化,但能量容量不够,达不到吸能要求。中小功率变频电源在这一领域压敏电阻的应用几乎还是空白。 压敏电阻是中国大陆的名词,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“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”, 或者叫做“Varistor。 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”。 在中国台湾,压敏电阻器是按其用途来命名的,称为突波吸收器。压敏电阻器按其用途有时也称为“电冲击(浪涌)抑制器(吸收器)”。 压敏电阻有什么用?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,能抑制电路中常常会出现的异常过电压,保护电路免受过电压的损害。 不同的使用场合,应用压敏电阻的目的,作用在压敏电阻上的电压/电流应力并不相同, 因而对压敏电阻的要求也不相同,注意区分这种差异,对于正确使用是十分重要的。 依据使用目的的不同,可将压敏电阻区分为两大类:①保护用压敏电阻,②电路功能用压敏电阻。 保护用压敏电阻 (1) 区分电源保护用,还是信号线,数据线保护用压敏电阻器,它们要满足多种的技术标准的要求。 (2) 根据施加在压敏电阻上的连续工作电压的不同,可将跨电源线用压敏电阻器区分为交流用或直流用两种类型,压敏电阻在这两种电压应力下的老化特性表现不同。 (3) 根据压敏电阻承受的异常过电压特性的不同,可将压敏电阻区分为浪涌抑制型,高功率型和高能型这三种类型。 ★浪涌抑制型:是指用于抑制雷电过电压和操作过电压等瞬态过电压的压敏电阻器,这种瞬态过电压的出现是随机的,非周期的,电流电压的峰值可能很大。绝大多数压敏电阻器都属于这一类。 ★高功率型:是指用于吸收周期出现的连续脉冲群的压敏电阻器,例如并接在开关电源变换器上的压敏电阻,这里冲击电压周期出现,且周期可知,能量值通常能计算出来,电压的峰值并不大,但因出现频率高,其平均功率相当大。 ★高能型:指用于吸收发电机励磁线圈,起重电磁铁线圈等大型电感线圈中的磁能的压敏电压器,对这类应用,主要技术指标是能量吸收能力。 压敏电阻器的保护功能,绝大多数应用场合下,是可以多次反复作用的,但有时也将它做成电流保险丝那样的一次性保护器件。例如并接在某些电流互感器负载上的带短路接点压敏电阻。 电路功能用压敏电阻 压敏电阻主要使用在于瞬态过电压保护,但是它的类似于半导体稳压管的伏安特性,还使它具有多种电路元件功能,例如可用作: (1)直流高压小电流稳压元件,其稳定电压可高达数千伏以上,这是硅稳压管无法达到的。 (2)电压波动检测元件。 (3)直流电瓶移位元件。 (4)均压元件。 (5)荧光启动元件 保护用压敏电阻的基本性能 (1)保护特性,当冲击源的冲击强(或冲击电流Isp=Usp/Zs)不超过规定值时,压敏电阻的限制电压不允许超过被保护对象所能承受的冲击耐电压(Urp)。 (2)耐冲击特性,即压敏电阻本身应能承受规定的冲击电流,冲击能量,以及多次冲击相继出现时的平均功率。 (3)寿命特性有两项,一是连续工作电压寿命,即压敏电阻在规定环境和温度和系统电压条件应能可靠地工作规定的时间(小时数)。二是冲击寿命,即能可靠地承受规定的冲击的次数。 (4)压敏电阻介入系统后,除了起到安全阀的保护作用外,还会带入一些附加影响,这是所谓二次效应,它不应降低系统的正常工作性能。这时要考虑的因素主要有三项,一是压敏电阻本身的电容量(几十到几万PF),二是在系统电压下的漏电流,三是压敏电阻的非线性电流通过源阻抗的耦合对其他电路的影响
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