压敏电阻读后笔记.doc

一、 压敏电阻的分类按结构分类：结型压敏电阻、体型压敏电阻、单颗粒层压敏电阻、薄膜压敏电阻器结型压敏电阻器是因为是因为电阻体与金属电极之间的特殊接触，才具有非线性特性，体型压敏电阻器的非线性是由电阻体本身的半导体性质决定的按使用材料分类：氧化锌亚明电阻、碳化硅电阻、金属氧化物电阻、锗硅电阻、钛酸钡电阻按伏安特性分类 对称型电阻（无极性）、非对称压敏电阻（有极性）二、 压敏电阻的原理压敏电阻(Voltage Dependent Resistor)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。随着加在它上面的电压不断增大，它的电阻值可以从M（兆欧）级变到m（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“-族氧化物半导体”三、 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。四、 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。五、 压敏电阻的特性参数a. 压敏电压(VaritoVoltage)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(这个电压是直流电压？)，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。 b. 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Uac0.64U1mA，Udc0.83U1mA。 c. 通流量（最大冲击电流）IP：指压敏电阻能够承受的8/20s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。10350s和820s代表了不同的雷电流波形。10s和8s指的是波头时间为10s和8s，350s和20s指的是半值时间为350s和20s。d.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8/20s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。 e. 额定能量E：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8/20s波和10/1000s波，K=1.4；对于2ms方波，K=1。 f.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。 g.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。 h.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Il20A（也有要求10A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。 I.非线性指数：指电压的变化对电流的影响能力，可用公式表示为： I=KU或 =log log 由前式可见，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，是伏安特性上各点斜率的倒数，特性越平坦的地方，越大（漏电流区和饱和区=1，又称低区）。用仪器测量时，一般设定I2=1mA，I1=0.1mA，所以 T =1/log(U1mA/U0.1 mA)六、 压敏电阻的降额特性对压敏电阻进行冲击试验时，随着所要进行的冲击次数的增加，每次所施加的冲击电流要相应地减小。例如：20基片的标准压敏电阻（U1mA82V的），其降额特性如下表所示（可从厂家给出的浪涌寿命次数定额曲线中查到）： 允许冲击次数 1次 2次 10次 100次 1000次 10000次 每次冲击电流 6500A 4000A 2000A 1000A 430A 200A七、 压敏电阻的测量测量时将万用表置10k 档，表笔接于电阻两端，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八、 压敏电阻的选型压敏电阻的选用，一般选择标称压敏电压V1mA 和通流容量两个参数a、 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109000V 不等。可根据具体需要正确选用。一般1mA=1.5Vp=2.2VAC， Vp 为电路额定电压的峰值。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使用寿命。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，一般应使用下式进行选择：VmAav/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，在交流状态下还要考虑峰值，因此计算结果应扩大1414 倍。 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=2.2220V=484V，因此压敏电阻的击穿电压可选在 470480V 之间。b. 所谓通流容量，即最大脉冲电流的峰值,环境温度为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。为了延长器件的使用寿命，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。九、 压敏电阻的使用电阻一般并联在电路中使用，当电阻两端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。电源防雷器的可靠性、安全性在很大程度上依赖于压敏电阻的正确使用，以下原则可供使用参考。特别要指出的是，在电源防雷设计中还要考虑各个地方的电源质量差别、雷击频度和强度的差别、被保护设备的安装使用情况和冲击耐受能力等的差别，不能用一个公式照搬照套。设计好的防雷保护装置必须在现场使用条件下或尽可能接近真实情况的模拟条件下进行试验验证。 压敏电压的计算： 一般可用下式计算： U1mA=KUac 式中：K为与电源质量有关的系数，一般取K=（23）,电源质量较好的城市可取小些，电源质量较差的农村（特别是山区）可取大些。Uac为交流电源电压有效值。对于220V240V交流电源防雷器，应选用压敏电压为470V620V的压敏电阻较合适。选用压敏电压高一点的压敏电阻，可以降低故障率，延长使用寿命，但残压略有增大。 标称放电电流的计算： 压敏电阻的标称放电电流应大于要求承受的浪涌电流或每年可能出现的最大浪涌电流。标称放电电流应按压敏电阻浪涌寿命次数定额曲线中冲击10次以上的数值进行计算，约为最大冲击通流量的30%（即0.3 IP）左右。 压敏电阻的并联： 当一个压敏电阻满足不了标称放电电流的要求时，应采用多个压敏电阻并联使用。有时为了降低限制电压，即使标称放电电流满足要求也采用多个压敏电阻并联。要特别注意的是，压敏电阻并联使用时，一定要严格挑选参数一致的（例如：U1mA3V，3）进行配对，以保证电流的均匀分配。 另外，选用时还必须注意：(1) 必须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使用寿命；(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，所以通常采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。九电阻使用时的注意事项压敏电阻的失效模式通常是短路，为了防止压敏电阻的失效造成电源短路而起火，可以在每个压敏电阻上串联一个温度保险管或热脱离机构。温度保险管应与压敏电阻有良好的热耦合，当压敏电阻失效（高阻抗短路）时，它所产生的热量把温度保险管熔断，从而使失效的压敏电阻与电路分离，确保设备的安全。当较高的工频暂时过电压作用在压敏电阻上时，可能使压敏电阻瞬间击穿短路（低阻抗短路），而温度保险管还来不及熔断，还可能起火。为避免这种现象发生，可在每个压敏电阻上再串联一个耐冲击工频保险丝（单用工频保险丝则在老化失效时可能不熔断）。也可以把压敏电阻与陶瓷气体放电管串联使用，正常工作时陶瓷气体放电管不导通，压敏电阻没有漏电流，可以大大延长使用寿命；受浪涌冲击时，陶瓷气体放电管首先击穿，然后由压敏电阻限制浪涌电压，总的残压为两者之