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压敏电阻的作用与优势对比

压敏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。

“压敏电阻“是一种具有非线性伏安特性的电阻器件,主要用于在电路承受过压时进行电压钳位,吸收多余的电流以保护敏感器件。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锌(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,压敏电阻器称为“突波吸收器”,有时也称为“电冲击(浪涌)抑制器(吸收器)”。

  一:压敏电阻的作用与优势-压敏电阻的作用

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,它的阻值变小,这样就使得流过它的电流激增而对其他电路的影响变化不大从而减小过电压对后续敏感电路的影响。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。

例如:我们家用的彩电的电源电路中就使用了氧化锌压敏电阻,这里使用的压敏电阻压敏电压为470V,当瞬态的浪涌电压最大值(非有效值)超过470V时,压敏电阻就是体现他的钳位特性,把过高的电压拉低,让后级电路工作在一个安全的范围内。

同时,压敏电阻还有一个很重要的作用。压敏电阻主要用于电路中的瞬态过电压保护,但由于其类似于半导体稳压管的伏安特性,使得它还具有多种的电路元件功能。比如:压敏电阻是一种直流高压小电流稳压元件,稳定电压可达数千伏以上,是硅稳压管无法达到的;压敏电阻可用作电压波动检测元件;可用作直流电平移位元件;可用作荧光启动元件;可用作均压元件等等。

  二:压敏电阻的作用与优势-工作原理

当加在压敏电阻上的电压低于它的阈值时,流过它的电流极小,它相当于一个阻值无穷大的电阻。也就是说,当加在它上面的电压低于其阈值时,它相当于一个断开状态的开关。

当加在压敏电阻上的电压超过它的阈值时,流过它的电流激增,它相当于阻值无穷小的电阻。也就是说,当加在它上面的电压高于其阈值时,它相当于一个闭合状态的开关。

  三:压敏电阻的作用与优势-压敏电阻器与其他浪涌抑制器比较的优势

1. 更好的热特性

与硅二极管只有一个P-N结承受浪涌电流不一样,氧化锌压敏电阻器是由数百万个P-N结组成,这种结构有更好的能量吸收能力和浪涌承受能力。

2.反应速度快

压敏电阻器有与其它的半导体元件类似的动作特性。因为压敏电阻器的传导发生非常快,延时只在纳秒级的范围内,所以能够满足任何实际需求。上海雷卯电子

3.过温条件下有稳定的电压

在超过崩溃电压的情况下,一旦环境温度超过正常的工作温度范围,齐纳二极管的限制电压会随着环境温度的升高而升高,而压敏电阻器的限制电压在超过工作温度范围的情况下仍然几乎保持恒定。当压敏电阻器的漏电流随着元件本体温度的升高而增加时,压敏电阻器的限制电压不会随着温度的改变而改变。

4.电容

与齐纳二极管相比,压敏电阻器有更高的电容值,根据不同的应用领域,对浪涌抑制器的电容值是不同的,在直流电路中,压敏电阻器的电容既可起到去耦的作用又可以起到抑制瞬时过电压的双重作用。

5.低成本

与二级管相比,压敏电阻器具有成本低和尺寸小的优点。

压敏电阻的作用与优势对比0

  四:压敏电阻的作用与优势-典型应用电路

压敏电阻的作用与优势对比1

下图所示是采用压敏电压器进行电路浪涌和瞬变防护时的电路连接图。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,如图1(a)所示。作为压敏电阻器,最具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,见图1(b)。它主要用于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,可以考虑与R-C串联吸收电路合用。

第三种类型是接点间的连接,见图1(c)。这种连接主要是为了防止感应电荷开关接点被电弧烧坏的情况发生,一般与接点并联接入压敏电阻器即可。

第四种类型主要用于半导体器件的保护连接,见图1(d)。这种连接方式主要用于可控硅、大功率三极管等半导体器件,一般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。

压敏电阻的作用与优势对比2

  五:压敏电阻的作用与优势-压敏电阻选型技巧

压敏电阻的主要参数有:压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。选用压敏电阻器前,应先了解以下相关技术参数: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。

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,在正常情况下,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,一般应使用下式进行选择: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,在交流状态下还要考虑峰值,因此计算结果应扩大1.414 倍。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。

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