廣泛應(yīng)用于高頻、直流、交流和脈沖電路中,無感結(jié)構(gòu),損耗少,內(nèi)部溫升小,可承受高脈沖,大電流,耐高頻100KHZ,容量變化少,負溫度系數(shù)
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廣泛應(yīng)用于高頻、直流、交流和脈沖電路中,無感結(jié)構(gòu),損耗少,內(nèi)部溫升小,可承受高脈沖,大電流,耐高頻100KHZ,容量變化少,負溫度系數(shù)
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壓敏電阻器簡稱VSR,是一種對電壓敏感的非線性過電壓保護半導(dǎo)體元件。它在電路中用文字符號“RV”或“R”表示,圖1-21是其電路圖形符號。
(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)型壓敏電阻器是因為電阻體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。
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稱型壓敏電阻器(無極性)和非對稱型壓敏電阻器(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,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,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,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最大限制電壓時,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、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護半導(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、最大控制電壓、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:標(biāo)稱電壓是指通過1mA直流電流時,壓敏電阻器兩端的電壓值。常用型號有5D471K,7D271K,10D561K,14D221K,20D821K等等.
2.允許電壓限制: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,有適當(dāng)?shù)陌踩6?。?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,有適當(dāng)?shù)陌踩6?。?信號回路中時,應(yīng)當(dāng)有:min(U1mA)≥(1.2~1.5)Umax,式中Umax為信號回路的峰值電壓。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)計的通流容量。
3.通流容量: 通流容量也稱通流量,是指在規(guī)定的條件(以規(guī)定的時間間隔和次數(shù),施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流)下,允許通過壓敏電阻器上的峰值電流值。一般過壓是一 個或一系列的脈沖波。實驗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物的耐壓水平Vo,否則便達不到可靠的保護目的,通常沖擊電流Ip值較大,例如2.5A或者10A,因而壓敏電阻對應(yīng)的限制 電壓Vc相當(dāng)大,例如MYG7K471其
Vc=775(Ip=10A時)。
5.最大能量(能量耐量): 壓敏電阻所吸收的能量通常按下式計算W=kIVT(J)其中I——流過壓敏電阻的峰值
V——在電流I流過壓敏電阻時壓敏電阻兩端的電壓T——電流持續(xù)時間k——電流I的波形系數(shù)
對:
2ms的方波 k=1
8/20μs波 k=1.4 10/1000μs k=1.4
壓敏電阻對2ms方波,吸收能量可達330J每平方厘米;對8/20μs波,電流密度可達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)一次或多次的過電壓,這時就應(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時產(chǎn)生的電壓值與壓敏電阻器的電流為0.1mA時產(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 一次:以8/20μs標(biāo)準(zhǔn)波形的電流作一次沖擊的電流值,此時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最大電流值,兩次沖擊時間間隔為5分鐘,此時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,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,溫度改變1℃時壓敏電阻兩端的相對變化。
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,溫度改變1℃時,流過壓敏電阻器電流的相對變化。
13.電壓非線性系數(shù): 電壓非線性系數(shù)是指壓敏電阻器在給定的外加電壓作用下,其靜態(tài)電阻值與動態(tài)電阻值之比。
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.靜態(tài)電容: 靜態(tài)電容是指壓敏電阻器本身固有的電容容量。
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