压敏电阻的原理、参数和选型方法
更新时间:2024-02-14 14:58 发布者:admin

  压敏电阻是一种金属氧化物陶瓷。它以氧化锌(ZnO)为基料,加入多种(一般5~10种)其它添加剂,经压制成坯体,高温烧结,成为具有晶界特性的多晶半导体陶瓷组件。氧化锌压敏电阻器的微观结构如下图1所示。氧化锌陶瓷是由氧化锌晶粒及晶界物质组成的,其中氧化锌晶粒中掺有施主杂质而呈N型半导体,晶界物质中含有大量金属氧化物而形成大量界面态,这样每一微观单元是一个背靠背

  当压敏电阻器遭受瞬时过电压或是浪涌时, 压敏电阻器会从稳定状态(近似开路) 转向限压状态(高导电状态)。

  压敏电阻典型V-I特性曲线)漏电流区:又称为预击穿区,在此区域内,施加于压敏

  器两端的电压小于其压敏电压,其导电属于热激发电子电导机理。因此,压敏电阻器相当于一个10MΩ以上的绝缘电阻(Rb远大于Rg),这时通过压敏电阻器的阻性电流仅为微安级,可看作为开路,该区域是电路正常运行时压敏电阻器所处的状态。

  2)工作区:又称为 击穿区:压敏电阻器两端施加一大于压敏电压的过电压时,其导电属于隧道击穿电子电导机理(Rb与Rg相当),其伏安特性呈优异的非线性电导特性,即:

  其中I为通过压敏电阻器的电流,C为与配方和工艺有关的常数,V为压敏电阻器两端的电压,α为非线 ,由上式可见,在击穿区,压敏电阻器端电压的微小变化就可引起电流的急剧变化,压敏电阻器正是用这一特性来抑制过电压幅值和吸收或对地释放过电压引起的浪涌能量。3)上升区:当过电压很大,使得通过压敏电阻器的电流大于约100A/cm2时,压敏电阻器的伏安特性主要由晶粒电阻的伏安特性来决定。此时压敏电阻器的伏安特性呈线性电导特性,即:

  上升区电流与电压几乎呈线性关系,压敏电阻器在该区域已经劣化,失去了其抑制过电压、吸收或释放浪涌的能量等特性。

  ,一般响应时间小于25纳秒。因此只要选择和使用得当,压敏电阻器对线路中出现的瞬态过电压有优良的抑制作用,从而达到保护电路中其它元件免遭过电压破坏的目的。02—

  。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。

  2.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持续直流电压时,流过压敏电阻的电流。3.电压比:指压敏电阻的电流为1mA时的电压值与压敏电阻的电流为0.1mA时的电压值之比。

  5.限制电压Up:广义的限制电压是指冲击电流流入压敏电阻器时,它两端的峰值。作为压敏电压器考核指标的限制电压Up,则是指波形8/20,峰值为规定值时的冲击电流流入时,压敏电阻两端电压的峰值。压敏电阻的基本功能是抑制瞬态异常电压,所以限制电压是它的最重要的一个使用参数。有的技术标准,如IE61643-1,将规定冲击电流下,器件两端测得的电压峰值称作残压,而把一组残压数据中的最大值称作该器件的限制电压。

  :这是指压敏电阻能够长期承受的最大交流电压有效值Uac,或最大直流电压值Udc。确定Uac的原则是:交流电压的峰值不大于压敏电压的公差下限值;确定Udc的原则是:压敏电阻在Uac与Udc下的功耗大体相同,这样Uac= 0.64UN, Udc= 0.83UN,Udc= 1.3Uac。

  通流容量:通流容量也称通流量,是指在规定的条件(规定的时间间隔和次数,施加标准的冲击电流)下,允许通过压敏电阻器上的最大脉冲(峰值)电流值。最大脉冲电流的峰值是环境温度为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。

  9. 最大能量:是指在规定的条件(规定的时间间隔和次数,施加标准的冲击电流)下,允许通过压敏电阻器上的最大浪涌能量。

  10.额定功率:指在一定的电流脉冲群作用下,压敏电阻器能承受的最大平均功率,能够承受是指:冲击后的压敏电压与冲击前的相比不大于±10%,且不能发生目视可见的

  电压温度系数:指在规定的温度范围内,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。相应的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。

  特性外,环境特性有:气候,稳态湿热,温度快速变化,上限温度耐久性,湿热环境耐久性,阻燃,耐湿等,机械特性有:振动,冲击,可焊性,

  具体来说,瞻前需考虑到:系统电压正常波动范围的上限值,故障套件下的最高暂态电压及其持续时间;冲击源的冲击电压峰值和源阻抗(或冲击电流),冲击的时间宽度及频率等;

  顾后即考虑到:被保护对象的耐压水平;被保护对象允许的压敏电阻的固有电容和阻性漏电流。

  瞻前顾后的基本要求为:在预期的冲击源的最大冲击电压下,压敏电阻的限制电压,应低于被保护对象的冲击耐压值;在系统电压正常波动范围的上限值和故障以及最高环境温度条件下,压敏电阻的预期工作寿命时间应大于设计要求值;压敏电阻的通流量,额定能量,功耗应大于冲击源预定的最大冲击电流,冲击能量和平均功耗,在规定条件下,压敏电阻的冲击寿命次数应大于寿命期内冲击源的冲击次数;在系统电压和冲击源发生超过预期值的异常情况时,压敏电阻不会起火,不会发生危及邻近

  的爆裂,且没有导致电击的危险;压敏电阻的电容量和非线性电流对被保护对象或系统的影响,应在允许的范围内。

  有三种方法计算压敏电阻电压选型:a) AC220V输入(暂不考虑能量和耐量),设电源电压波动系数为0.8~1.3,压敏电阻器两端的最高电压可达220×1.3=286Vac;

  1)必须保证在电压波动最大的时候,连续工作电压也不允许超过最大允许值,否则将缩短了压敏电阻器的使用寿命;

  2)在电源线与大地使用压敏电阻时,有时由于接触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压敏电压的压敏电阻;

  3)压敏电阻的寿命特性有两项,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)在应用中,压敏电阻器所吸收的浪涌电流要小于产品的最大通流量,以使产品有较长的工作寿命;我司主要取6KA;

  5)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,这就是所谓二次效应,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

  的影响。6) 一般民用设备选型为471K,511K,561K;工业设备使用561K,681K甚至821K等;具体选用何种型号,除了输入电压外,与压敏电阻需要保护的器件极限冲击电压也有关系,压敏电阻限制电压不得超过被保护器件的极限耐压;

  第二种炸裂,若过电压引起的浪涌能量太大,超过了选的压敏电阻器极限的承受能力,则压敏电阻器在抑制过电压时将会发生陶瓷炸裂现象。

  第三种穿孔,若过电压峰值特别高,导致压敏电阻器的失效模式绝大部分表现为劣化各穿孔(短路),解决的办法为在使用压敏电阻器时,与之串联一个合适的断路器或者

  总结来说,压敏电阻在吸收突波时,发生崩溃电压降低时,将使其工作电流过大直至烧毁;发生爆裂(封装层裂开,引线与陶瓷体分离)时,将断路,从而使保护失效;发生瓷片短路时将使其烧毁。当压敏电阻的使用环境或者湿度过高时,将使其劣化(崩溃电压降低),从而使其工作电流过大直至烧毁或短路。当压敏电阻的使用电压超过额定工作电压时,将使其劣化(崩溃电压降低),从而使其工作电流过大直至烧毁或短路。对于压敏电阻起火燃烧的失效现象,大体上可分为老化失效和暂态过电压破坏两种类型。①老化失效,这是指电阻体的低阻线性化逐步加剧,漏电流恶性增加且集中流入薄弱点,薄弱点材料融化,形成1kΩ左右的短路孔后,电源继续推动一个较大的电流灌入短路点,形成高热而起火。这种事故通常可以通过一个与压敏电阻串联的热熔接点来避免。热熔接点应与电阻体有良好的热耦合,当最大冲击电流流过时不会断开,但当温度超过电阻体上限工作温度时即断开。研究结果表明,若压敏电阻存在着制造缺陷,易发生早期失效,强度不大的电冲击的多次作用,也会加速老化过程,使老化失效提早出现。②暂态过电压破坏,这是指较强的暂态过电压使电阻体穿孔,导致更大的电流而高热起火。整个过程在较短时间内发生,以至电阻体上设置的热熔接点来不及

  。在三相电源保护中,N-PE线之间的压敏电阻器烧坏起火的事故概率较高,多数是属于这一种情况。相应的对策集中在压敏电阻损坏后不起火。一些压敏电阻的应用

  中,推荐与压敏电阻串联电流熔丝(保险丝)进行保护。声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。举报投诉

  (如:最大限制电压、静态电容量、标称电压、残压比、非线性系数等等),单单就“

  ”来说,就够消化一阵子。东沃电子,一家集研发、生产、销售为一体化的电路

  及作用 /

  技巧) /

  被广泛的应用在电子线路中,有效的防护因为电力供应系统的瞬时电压突变所可能对电路的伤害。

  详解(超全面) /

  值的元件。它广泛应用于电子产品、汽车设备和电子仪器等领域,起到保护和检测的作用。在选择合适的

  (Varistor)是一种常见的电压保护元件,广泛应用于各种电子电路中。它具有非线性的伏安特性,可以在电路中起到电压限制和抑制电压激增的作用。选择合适的

  【国产FPGA+OMAPL138开发板体验】(原创)5.FPGA的AI加速源代码

  【米尔-全志T113-i开发板试用】JPG硬件编码的实现、YUV转换neon加速和对比测试

  【先楫HPM5361EVK开发板试用体验】(原创)6.手把手实战红外线传感器源代码