壓敏電阻器基本知識(shí)回顧-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯壓敏電阻器基本知識(shí)回顧-基礎(chǔ)電子導(dǎo)讀：壓敏電阻器簡(jiǎn)稱VSR,是一種對(duì)電壓敏感的非線性過電壓保護(hù)半導(dǎo)體元件。

壓敏電阻在電路中用文字符號(hào)“RV”或“R”表示，圖1-21是壓敏電阻器的電路圖形符號(hào)。

（一）壓敏電阻器的種類

壓敏電阻器可以按結(jié)構(gòu)、制造過程、使用材料和伏安特性分類。

1.按結(jié)構(gòu)分類壓敏電阻器按其結(jié)構(gòu)可分為結(jié)型壓敏電阻器、體型壓敏電阻器、單顆粒層壓敏電阻器和薄膜壓敏電阻器等。

結(jié)型壓敏電阻器是因?yàn)殡娮梵w與金屬電極之間的特殊接觸，才具有了非線性特性，而體型壓敏電阻器的非線性是由電阻體本身的半導(dǎo)體性質(zhì)決定的。

2.按使用材料分類壓敏電阻器按其使用材料的不同可分為氧化鋅壓敏電阻器、碳化硅壓敏電阻器、金屬氧化物壓敏電阻器、鍺（硅）壓敏電阻器、鈦酸鋇壓敏電阻器等多種。

3.按其伏安特性分類壓敏電阻器按其伏安特性可分為對(duì)稱型壓敏電阻器（無極性）和非對(duì)稱型壓敏電阻器（有極性）。

（二）壓敏電阻器的結(jié)構(gòu)特性與作用

1.壓敏電阻器的結(jié)構(gòu)特性壓敏電阻器與普通電阻器不同，它是根據(jù)半導(dǎo)體材料的非線性特性制成的。

圖1-22是壓敏電阻器外形，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-23所示。

普通電阻器遵守歐姆定律，而壓敏電阻器的電壓與電流則呈特殊的非線性關(guān)系。當(dāng)壓敏電阻器兩端所加電壓低于標(biāo)稱額定電壓值時(shí)，壓敏電阻器的電阻值接近無窮大，內(nèi)部幾乎無電流流過。當(dāng)壓敏電阻器兩端電壓略高于標(biāo)稱額定電壓時(shí)，壓敏電阻器將迅速擊穿導(dǎo)通，并由高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，工作電流也急劇增大。當(dāng)其兩端電壓低于標(biāo)稱額定電壓時(shí)，壓敏電阻器又能恢復(fù)為高阻狀態(tài)。當(dāng)壓敏電阻器兩端電壓超過其限制電壓時(shí)，壓敏電阻器將完全擊穿損壞，無法再自行恢復(fù)。

2.壓敏電阻器的作用與應(yīng)用壓敏電阻器廣泛地應(yīng)用在家用電器及其它電子產(chǎn)品中，起過電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護(hù)半導(dǎo)體元器件等作用。

圖1-24是壓敏電阻器的典型應(yīng)用電路。

（三）壓敏電阻器的主要參數(shù)

壓敏電阻器的主要參數(shù)有標(biāo)稱電壓、電壓比、控制電壓、殘壓比、通流容量、漏電流、電壓溫度系數(shù)、電流溫度系數(shù)、電壓非線性系數(shù)、絕緣電阻、靜態(tài)電容等。

1.壓敏電壓：所謂壓敏電壓，即擊穿電壓或閾值電壓。指在規(guī)定電流下的電壓值，大多數(shù)情況下用1mA直流電流通入壓敏電阻器時(shí)測(cè)得的電壓值，其產(chǎn)品的壓敏電壓范圍可以從10-9000V不等?？筛鶕?jù)具體需要正確選用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC,式中，Vp為電路額定電壓的峰值。VAC為額定交流電壓的有效值。ZnO壓敏電阻的電壓值選擇是至關(guān)重要的，它關(guān)系到保護(hù)效果與使用壽命。如一臺(tái)用電器的額定電源電壓為220V,則壓敏電阻電壓值V1mA=1.5Vp=1.5×1.414×220V=476V,V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V,因此壓敏電阻的擊穿電壓可選在470-480V之間。MYG05K規(guī)定通過的電流為0.1mA,MYG07K、MYG10K、MYG14K、MYG20K標(biāo)稱電壓是指通過1mA直流電流時(shí)，壓敏電阻器兩端的電壓值。

2.允許電壓（限制電壓）：此電壓分交流和直流兩種情況，如為交流，則指的是該壓敏電阻所允許加的交流電壓的有效值，以ACrms表示，所以在該交流電壓有效值作用下應(yīng)該選用具有該允許電壓的壓敏電阻，實(shí)際上V1mA與ACrms間彼此是相互關(guān)聯(lián)的，知道了前者也就知道了后者，不過ACrms對(duì)使用者更直接，使用者可根據(jù)電路工作電壓，可以直接按ACrms來選取合適的壓敏電阻。在交流回路中，應(yīng)當(dāng)有：min（U1mA）≥（2.2~2.5）Uac,式中Uac為回路中的交流工作電壓的有效值。上述取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中應(yīng)用時(shí)，有適當(dāng)?shù)陌踩６?。?duì)直流而言在直流回路中，應(yīng)當(dāng)有：min（U1mA）≥（1.6~2）Udc,式中Udc為回路中的直流額定工作電壓。在交流回路中，應(yīng)當(dāng)有：min（U1mA）≥（2.2~2.5）Uac,式中Uac為回路中的交流工作電壓的有效值。上述取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中應(yīng)用時(shí)，有適當(dāng)?shù)陌踩６?。在信?hào)回路中時(shí)，應(yīng)當(dāng)有：min（U1mA）≥（1.2~1.5）Umax,式中Umax為信號(hào)回路的峰值電壓。壓敏電阻的通流容量應(yīng)根據(jù)防雷電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)來定。一般而言，壓敏電阻的通流容量要大于等于防雷電路設(shè)計(jì)的通流容量。

3.通流容量：所謂通流容量，即脈沖電流的峰值是環(huán)境溫度為25℃情況下，對(duì)于規(guī)定的沖擊電流波形和規(guī)定的沖擊電流次數(shù)而言，壓敏電壓的變化不超過±10%時(shí)的脈沖電流值。為了延長(zhǎng)器件的使用壽命，ZnO壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值應(yīng)小于手冊(cè)中給出的產(chǎn)品通流量。然而從保護(hù)效果出發(fā)，要求所選用的通流量大一些好。在許多情況下，實(shí)際發(fā)生的通流量是很難計(jì)算的。簡(jiǎn)單的講-通流容量也稱通流量，是指在規(guī)定的條件（以規(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脈沖（峰值）電流值。一般過壓是一個(gè)或一系列的脈沖波。實(shí)驗(yàn)壓敏電阻所用的沖擊波有兩種，一種是為8/20μs波，即通常所說的波頭為8μs波尾時(shí)間為20μs的脈沖波，另外一種為2ms的方波，如下圖所示：

4.限制電壓：限制電壓是指壓敏電阻器兩端所能承受的電壓值，它表示在規(guī)定的沖擊電流Ip通過壓敏電阻時(shí)次兩端所產(chǎn)生的電壓此電壓又稱為殘壓，所以選用的壓敏電阻的殘壓一定要小于被保護(hù)物的耐壓水平Vo,否則便達(dá)不到可靠的保護(hù)目的，通常沖擊電流Ip值較大，例如2.5A或者10A,因而壓敏電阻對(duì)應(yīng)的限制電壓Vc相當(dāng)大，例如MYG7K471其Vc=775（Ip=10A時(shí)）。

5.能量（能量耐量）：壓敏電阻所吸收的能量通常按下式計(jì)算W=kIVT（J）

其中I--流過壓敏電阻的峰值

V--在電流I流過壓敏電阻時(shí)壓敏電阻兩端的電壓

T--電流持續(xù)時(shí)間

k--電流I的波形系數(shù)

對(duì)：

2ms的方波k=1

8/20μs波k=1.4

10/1000μsk=1.4

壓敏電阻對(duì)2ms方波，吸收能量可達(dá)330J每平方厘米；對(duì)8/20μs波，電流密度可達(dá)2000A每立方厘米，這表明他的通流能力及能量耐量都是很大的

一般來說壓敏電阻的片徑越大，它的能量耐量越大，耐沖擊電流也越大，選用壓敏電阻時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)常遇到能量較小、但出現(xiàn)頻率次數(shù)較高的過電壓，如幾十秒、一兩分鐘出現(xiàn)或多次的過電壓，這時(shí)就應(yīng)該考慮壓敏電阻所能吸收的平均功率。

6.電壓比：電壓比是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。

7.額定功率：在規(guī)定的環(huán)境溫度下所能消耗的功率。

8.峰值電流：以8/20μs標(biāo)準(zhǔn)波形的電流作沖擊的電流值，此時(shí)壓敏電壓變化率仍在±10%以內(nèi)。2次：以8/20μs標(biāo)準(zhǔn)波形的電流作兩次沖擊的電流值，兩次沖擊時(shí)間間隔為5分鐘，此時(shí)壓敏電壓變化率仍在±10%以內(nèi)。

9.殘壓比：流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為殘壓。殘壓比則的殘壓與標(biāo)稱電壓之比。

10.漏電流：漏電流又稱等待電流，是指壓敏電阻器在規(guī)定的溫度和直流電壓下，流過壓敏電阻器的電流。

11.電壓溫度系數(shù)：電壓溫度系數(shù)是指在規(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)壓敏電阻兩端的相對(duì)變化。

12.電流溫度系數(shù)：電流溫度系數(shù)是指在壓敏電阻器的兩端電壓保持恒定時(shí)，溫度改變