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壓敏電阻�
閱讀�8209�(shí)間:2010-10-20 11:04:02

  壓敏電阻器簡(jiǎn)�壓敏電阻,是一種電壓敏感元件,其特�(diǎn)是在該元件上的外加電壓增加到某一臨界�(�(biāo)稱電壓�)�(shí),其阻值將急劇減小。它是利�半導(dǎo)�材料具有非線性伏安特性原理制成的,因此屬于非線�電阻��

種類

  壓敏電阻器的品種很多,按材料不同可分為:碳化硅壓敏電�,硅鍺壓敏電阻、金屬氧化物壓敏電阻、鈦酸鋇壓敏電阻、硒化鎘和硒壓敏電阻�。目前使用較多的是氧化鋅(Zn0)壓敏電阻。氧化鋅壓敏電阻的特�(diǎn):通流容量�、時(shí)間響�(yīng)�、電壓范圍寬、非線性系�(shù)大、伏安曲線對(duì)�、可靠性高等。圖1(a)是標(biāo)稱電壓為56V的氧化鋅壓敏電阻的外�,圖1(b)是它的電路符�(hào),圖中的字母U也可用V代替。圖2是MYJ型壓敏電阻的伏安特性曲線�

主要參數(shù)

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

  1.壓敏電壓: 所謂壓敏電�,即擊穿電壓或閾值電壓。指在規(guī)定電流下的電壓�,大多數(shù)情況下用1mA直流電流通入壓敏電阻器時(shí)�(cè)得的電壓�,其�(chǎn)品的壓敏電壓范圍可以�10�9000V不等??筛�?jù)具體需要正確選用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC,式�,Vp為電路額定電壓的峰�。VAC為額定交流電壓的有效�。ZnO壓敏電阻的電壓值選擇是至關(guān)重要�,它�(guān)系到保護(hù)效果與使用壽�。如一�(tái)用電器的額定電源電壓�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�470�480V之間。MYG05K�(guī)定通過的電流為0.1mA,MYG07K、MYG10K、MYG14K、MYG20K�(biāo)稱電壓是指通過1mA直流電流�(shí),壓敏電阻器兩端的電壓��

  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�,以ACrms表示,所以在該交流電壓有效值作用下�(yīng)該選用具有該允許電壓的壓敏電�,實(shí)際上V1mA與ACrms間彼此是相互�(guān)�(lián)�,知道了前者也就知道了后�,不過ACrms�(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,�(yīng)�(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�。上述取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中�(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)�(dāng)有:min(U1mA) �(1.6�2)Udc,式中Udc為回路中的直流額定工作電�。在交流回路�,應(yīng)�(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�。上述取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中�(yīng)用時(shí),有適當(dāng)?shù)陌踩6?。在�?hào)回路中時(shí),應(yīng)�(dāng)有:min(U1mA)�(1.2�1.5)Umax,式中Umax為信�(hào)回路的峰值電�。壓敏電阻的通流容量�(yīng)根據(jù)防雷電路的設(shè)�(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)�(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�(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�。為了延長器件的使用壽命,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�(chǎn)品通流�。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,�(shí)際發(fā)生的通流量是很難精確�(jì)算的。簡(jiǎn)單的�-通流容量也稱通流量,是指在規(guī)定的條件(以�(guī)定的�(shí)間間隔和次數(shù),施加標(biāo)�(zhǔn)的沖擊電流)�,允許通過壓敏電阻器上的脈沖(峰值)電流�。一般過壓是一�(gè)或一系列的脈沖波。實(shí)�(yàn)壓敏電阻所用的沖擊波有兩種,一種是�8/20μs�,即通常所說的波頭�8μs波尾�(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�,它表示在規(guī)定的沖擊電流Ip通過壓敏電阻�(shí)次兩端所�(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�(hù)物的耐壓水平Vo,否則便達(dá)不到可靠的保�(hù)目的,通常沖擊電流Ip值較大,例如2.5A或�10A,因而壓敏電阻對(duì)�(yīng)的限制電壓Vc相當(dāng)�,例如MYG7K471其Vc=775(Ip=10A�(shí))�

  5.能�(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�

  V——在電流I流過壓敏電阻�(shí)壓敏電阻兩端的電�

  T——電流持�(xù)�(shí)�

  k——電流I的波形系�(shù)

  �(duì)�

  2ms的方�   k=1

  8/20μs�   k=1.4

  10/1000μs k=1.4

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

  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)�(dāng)考慮�(jīng)常遇到能量較�、但出現(xiàn)頻率次數(shù)較高的過電壓,如幾十�、一兩分鐘出�(xiàn)一次或多次的過電壓,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�(shí)�(chǎn)生的電壓值與壓敏電阻器的電流�0.1mA�(shí)�(chǎn)生的電壓值之��

  7.額定功率: 在規(guī)定的�(huán)境溫度下所能消耗的功率�

  8.峰值電� 一次:�8/20μs�(biāo)�(zhǔn)波形的電流作一次沖擊的電流值,此時(shí)壓敏電壓變化率仍在�10[%]以內(nèi)�2次:�8/20μs�(biāo)�(zhǔn)波形的電流作兩次沖擊的電流值,兩次沖擊�(shí)間間隔為5分鐘,此�(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�(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��

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

  11.電壓溫度系�(shù)� 電壓溫度系數(shù)是指在規(guī)定的溫度范圍(溫度為20~70℃)�(nèi),壓敏電阻器�(biāo)稱電壓的變化�,即在通過壓敏電阻器的電流保持恒定�(shí),溫度改�1℃時(shí)壓敏電阻兩端的相�(duì)變化�

  12.電流溫度系�(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�1℃時(shí),流過壓敏電阻器電流的相�(duì)變化�

  13.電壓非線性系�(shù)� 電壓非線性系�(shù)是指壓敏電阻器在給定的外加電壓作用下,其靜態(tài)電阻值與�(dòng)�(tài)電阻值之��

  14.絕緣電阻: 絕緣電阻是指壓敏電阻器的引出線(引腳)與電阻體絕緣表面之間的電阻值�

  15.靜�(tài)電容� 靜態(tài)電容是指壓敏電阻器本身固有的電容容量�

選取�(jì)算公�

  �1�  壓敏電阻器的作用

  壓敏電阻器是一種金屬化物變阻器,其電壓與電流不遵守歐姆定律,而成特殊的非線性關(guān)�。當(dāng)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;略高于�(biāo)稱額定電壓值時(shí),壓敏電阻器將迅速擊穿導(dǎo)�,并由高阻狀�(tài)�?yōu)榈妥锠顟B(tài),工作電流也急劇增大;低于標(biāo)稱額定電壓值時(shí),壓敏電阻器又恢�(fù)為高阻狀�(tài);超過限制電壓值時(shí),壓敏電阻器將完全擊穿損�,無法再自行恢復(fù)�

  壓敏電阻器廣泛應(yīng)用于家用電器以及其他電子�(chǎn)品中,起到過電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電�、吸收尖峰脈�、限�、高壓滅�、消噪、保�(hù)半導(dǎo)體元器件等作��

 ?�?�  壓敏電阻器的選取�(jì)�

  一般來說,壓敏電阻器與被保�(hù)器件或裝置并�(lián)使用。在正常情況下,壓敏電阻器兩端的直流或交流電壓應(yīng)低于�(biāo)稱電�,即使在電源波動(dòng)情況最壞時(shí),也不應(yīng)高于額定值中選擇的連續(xù)工作電壓,該連續(xù)工作電壓值所�(duì)�(yīng)的標(biāo)稱電壓值即為選用�。對(duì)于過壓保�(hù)方面的應(yīng)用,壓敏電壓值VmA�(yīng)大于�(shí)際電路的電壓�,一般使用下式�(jìn)行選擇:

  式中:a為電路電壓波�(dòng)系數(shù),一般取1.2;v為電路直流工作電壓(交流�(shí)為有效值);b為壓敏電壓誤�,一般取0.85;c為元件的老化系數(shù),一般取0.9�

  這樣�(jì)算得到的VmA的實(shí)際數(shù)值是直流工作電壓�1.5�,在交流狀�(tài)下還要考慮峰值,因此�(jì)算結(jié)果應(yīng)�(kuò)�1.414�。另外,選用�(shí)還必須注意:

 ?�?nbsp; 必須保證在電壓波�(dòng)�(shí),連續(xù)工作電壓也不�(huì)超過允許值,否則將縮短壓敏電阻器的使用壽��

 ?�?nbsp; 在電源線與大地間使用壓敏電阻器時(shí),有�(shí)由于接地不良而使線與地之間電壓上升,所以通常采用比線與線間使用場(chǎng)合標(biāo)稱電壓更高的壓敏電阻��

  �  壓敏電阻所吸收的浪涌電流應(yīng)小于�(chǎn)品的通流��

型號(hào)命名方法

  SJ1152-82部頒�(biāo)�(zhǔn)中壓敏電阻器的型�(hào)命名分為四部�,各部分的含義見��

  �  壓敏電阻器的型號(hào)命名及含�

壓敏電阻器的型號(hào)命名及含義

  部分用字� “M� 表示主稱為敏感電阻器�

  第二部分用字� “Y� 表示敏感電阻器為壓敏電阻器�

  第三部分用字母表示壓敏電阻器的用途的特征�

  第四部分用數(shù)字表示序�(hào),有的在序號(hào)的后面還�(biāo)有標(biāo)稱電�、通流容量或電阻體直徑、電壓誤差、標(biāo)稱電壓等�

  例如�

  MYL1-1(防雷用壓敏電阻器) MY31-270/3�270V/3kA普通壓敏電阻器�

  M――敏感電阻器 M――敏感電阻器

  Y――壓敏電阻器 Y――壓敏電阻器

  L――防雷用 31――序�(hào)

  1-1――序�(hào) 270――標(biāo)稱電壓為270V

  3――通流容量�3kA

�(yīng)用原�

  壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件。利用壓敏電阻的非線性特�,當(dāng)過電壓出�(xiàn)在壓敏電阻的兩極�,壓敏電阻可以將電壓鉗位到一�(gè)相對(duì)固定的電壓�,從而實(shí)�(xiàn)�(duì)后級(jí)電路的保�(hù)。壓敏電阻的主要參數(shù)有:壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、響�(yīng)�(shí)間等�

  壓敏電阻的響�(yīng)�(shí)間為ns�(jí),比空氣放電管快,比TVS管稍慢一些,一般情況下用于電子電路的過電壓保護(hù)其響�(yīng)速度可以滿足要求。壓敏電阻的�(jié)電容一般在幾百到幾千pF的數(shù)量級(jí)范圍,很多情況下不宜直接�(yīng)用在高頻信號(hào)線路的保�(hù)�,應(yīng)用在交流電路的保�(hù)中時(shí),因?yàn)槠浣Y(jié)電容較大�(huì)增加漏電�,在�(shè)�(jì)防護(hù)電路�(shí)需要充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大,但比氣體放電管��

  壓敏電阻的壓敏電壓(min(U1mA)�、通流容量是電路設(shè)�(jì)�(shí)�(yīng)重點(diǎn)考慮�。在直流回路�,應(yīng)�(dāng)有:min(U1mA) �(1.8�2)Udc,式中Udc為回路中的直流額定工作電�。在交流回路�,應(yīng)�(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�。上述取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中�(yīng)用時(shí),有適當(dāng)?shù)陌踩6?。在�?hào)回路中時(shí),應(yīng)�(dāng)有:min(U1mA)�(1.2�1.5)Umax,式中Umax為信�(hào)回路的峰值電�。壓敏電阻的通流容量�(yīng)根據(jù)防雷電路的設(shè)�(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)�(jì)的通流容量�

  壓敏電阻主要可用于直流電源、交流電�、低頻信�(hào)線路、帶饋電的天饋線��

  壓敏電阻的失效模式主要是短路,當(dāng)通過的過電流太大�(shí),也可能造成閥片被炸裂而開路。壓敏電阻使用壽命較�,多次沖擊后性能�(huì)下降。因此由壓敏電阻�(gòu)成的防雷器長�(shí)間使用后存在維護(hù)及更換的問題�

  在消�(fèi)類電子產(chǎn)品中,為了追求較小的安裝面積,壓敏電阻做成疊層型,稱為Multi-layer Varistor(MLV),其結(jié)�(gòu)與疊層型的瓷片電容(MLCC)完全相�,只是叉指電極間的材料不是普通的陶瓷電介�(zhì),而是ZnO壓敏材料。也�?yàn)槿绱?,MLV都是具有一定的電容特性的,甚至可以根�(jù)需要定制具有某種容量的MLV,這對(duì)于防�(hù)�(shè)�(jì)中兼顧EMI�(shè)�(jì)是非常有利的�

  由于做成疊層�(jié)�(gòu)�,MLV的電極寄生電感非常小,因此其反應(yīng)速度與TVS不相伯仲,甚至比某些采用Bonding�(jié)�(gòu)的TVS的速度還要��

  在電流容量上,得益于疊層�(jié)�(gòu),MLV的通流能力也要比相同體積的TVS大得��

  MLV的鉗位特性曲線不如TVS陡峭,不能實(shí)�(xiàn)精確的鉗�;MLV在多次大電流沖擊�,性能�(huì)出現(xiàn)一定程度的退�,主要表�(xiàn)是漏電流增大,鉗位電壓有所變化。不�,如果MLV僅用于ESD防護(hù),上述兩�(gè)缺點(diǎn)�(duì)防護(hù)效果的影響是很小�。這也是為什么MLV能在手機(jī)、數(shù)碼相�(jī)等領(lǐng)域大��

  氧化鋅壓敏電阻與被保�(hù)的電器設(shè)備或者元器件并聯(lián)使用。當(dāng)電路中出�(xiàn)雷電過電壓或瞬態(tài)操作電壓VS�(shí),壓敏電阻器和被保護(hù)的設(shè)備及元器件同�(shí)承受VS,由于壓敏電阻器響應(yīng)速度很快,它以納秒級(jí)�(shí)間迅速呈�(xiàn)�(yōu)良非線形�(dǎo)電特性,此時(shí)壓敏電阻器兩端電壓迅速下�,遠(yuǎn)�(yuǎn)小于VS,這樣被保�(hù)的設(shè)備及元器件上�(shí)際承受的電壓就遠(yuǎn)低于過電壓VS,從而使�(shè)備及元器件免遭過電壓的沖擊�

�(yīng)用行�(yè)

     壓敏電阻主要是用來保�(hù)那些易受靜電和高壓等破壞�(huán)境的一種電�,在一些集成化較高,應(yīng)用功能復(fù)雜的�(huán)境中�(yīng)用較�,其中片式壓敏電阻體積小,適�(yīng)于高度集成化的電子環(huán)�。據(jù)了解,手持式電子�(chǎn)品的廣泛�(yīng)�,使得手�(jī)、手提電腦、PDA、數(shù)碼相�(jī)和醫(yī)療儀器等�(chǎn)品對(duì)電路系統(tǒng)的速度和工作電壓提出更為嚴(yán)格的要求。片式壓敏電阻雖因其響應(yīng)速度�、無極�、成本低以及和SMT工藝兼容等優(yōu)�(diǎn)而被推到了市�(chǎng)前沿�
     在手�(jī)中的�(yīng)用中,由于增加了多種新功�,如彩屏、可拍照、MMS,手�(jī)中的IC集成度也越來越高,與此同�(shí),半�(dǎo)體器件和IC的工作電壓越來越�,當(dāng)芯片變得越來越薄�(shí),遭受過電壓和靜電放�(ESD)危害的幾率大大增加了。由于過電壓和靜電放電對(duì)集成電路和半�(dǎo)體器件會(huì)造成損壞,因而需要大量的過電壓保�(hù)元件來對(duì)昂貴的半�(dǎo)體器件提供保�(hù)�
     片式壓敏電阻行情看好,但同時(shí)卻面臨了一�(gè)尷尬,片式壓敏電阻由于價(jià)格堅(jiān)�,一般而言,同種類型的片式壓敏電阻要比DIP型的�(jià)格高�3-5�。以致擴(kuò)大市�(chǎng)份額的過程中和貼片LED同顯步履蹣跚。元件市�(chǎng)片式壓敏電阻的實(shí)際情形是,供�(yīng)市場(chǎng)不大,需求市�(chǎng)也不�。壓敏電阻市�(chǎng)DIP直插�(chǎn)品是主流,SMT�(chǎn)品則是發(fā)展趨�(shì)�

維庫電子�,電子知�(shí),一查百��

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