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压敏电阻定义、封装、符号、特性、类型及应用详解

压敏电阻是电压相关电阻(VDR)。一个的电阻变阻器是可变的并且取决于所施加的电压,这个词由“ var iable res istor ”字样的部分组成。当电压增加时,它们的电阻会降低;在电压过高的情况下,它们的电阻会急剧下降。这种行为使它们适合在电压浪涌期间保护电路。

什么是压敏电阻?

压敏电阻
压敏电阻

压敏电阻是电压相关电阻(VDR)。一个的电阻变阻器是可变的并且取决于所施加的电压,这个词由“ var iable res istor ”字样的部分组成。当电压增加时,它们的电阻会降低;在电压过高的情况下,它们的电阻会急剧下降。这种行为使它们适合在电压浪涌期间保护电路。浪涌的原因可能包括雷击和静电放电,最常见的VDR类型是金属氧化物变阻器或MOV。

定义

压敏电阻是非线性双元件半导体,随着电压的增加会降低电阻。电压相关电阻通常用作敏感电路的浪涌抑制器。

压敏电阻封装

以下是经常遇到的不同包的一些示例。块封装用于更高的额定功率。

压敏电阻封装图示
压敏电阻封装图示

特点

电压相关电阻器具有非线性变化电阻,取决于所施加的电压。在额定负载条件下阻抗很高,但是当超过电压阈值(击穿电压)时,阻抗会急剧下降到一个低值。它们通常用于保护电路免受过大的瞬态电压影响。当电路暴露在高压瞬态时,压敏电阻开始导通并将瞬态电压钳位到安全水平。输入浪涌的能量部分传导并部分吸收,保护电路。

最常见的类型是MOV或金属氧化物压敏电阻。它们由氧化锌(ZnO)晶粒的烧结基质构成。晶界提供PN结半导体特性,类似于二极管结。随机取向的晶粒矩阵可以与串联和并联的大型二极管网络进行比较。当施加低电压时,仅通过结的反向泄漏引起非常小的电流流动。然而,当施加超过击穿电压的高电压时,结经历雪崩击穿并且大电流可以流动。这种行为导致非线性电流 - 电压特性。

电流(I)到端子之间的电压(V)之间的关系通常用下式描述:

术语α描述了非线性程度。图1显示了MOV(高α)和SiC压敏电阻(低α)的特性曲线。

压敏电阻特性图
压敏电阻电压-电流特性

重要的选择参数是钳位电压,峰值电流,最大脉冲能量,额定AC / DC电压和待机电流。当用于通信线路时,杂散电容也是一个重要参数。高电容可以充当高频信号的滤波器或引起串扰,从而限制通信线路的可用带宽。

在1-1000微秒量级的高瞬态电压浪涌的情况下,压敏电阻可用于短时间保护。然而,它们不适合处理持续的浪涌。如果以焦耳(J)为单位的瞬态脉冲能量过高且明显超过绝对最大额定值,则它们会熔化,燃烧或爆炸。

MOV在暴露于反复浪涌时会降解。每次浪涌后,MOV的钳位电压会稍微降低,多少取决于MOV相对于脉冲的焦耳等级。随着钳位电压越来越低,当钳位电压低于受保护的线电压时,可能的故障模式是部分或完全短路。这种情况可能导致火灾。为了防止火灾,它们通常与热熔丝串联连接,在过热的情况下断开MOV。为了限制劣化,建议使用与受保护电路允许的高钳位电压,以限制浪涌的暴露量。

应用

压敏电阻的非线性特性使其成为浪涌保护装置的理想选择。高压瞬变源可以是例如雷击,静电放电或来自电动机或变压器的感应放电。它们例如经常用在电涌保护器电源板中。具有低电容的特殊类型可保护通信线路。

这些VDR适用于各种应用,包括:
1、电话和其他通信线路保护
2、无线电通信设备瞬态抑制
3、电涌保护器电源板
4、有线电视系统电涌保护器
5、电源保护
6、微处理器保护
7、电子设备保护
8、低压板级保护
9、瞬态电压浪涌抑制器(TVSS)
10、汽车电子保护
11、工业高能交流保护

类型

最重要的压敏电阻类型

1.金属氧化物压敏电阻 - 上面描述的MOV是一种由氧化锌(ZnO)组成的非线性瞬态抑制器

2.碳化硅压敏电阻 - 这曾经是MOV进入市场之前最常见的类型。这些组件使用碳化硅(SiC)。它们已广泛用于高功率,高压应用。这些器件的缺点是它们消耗了大量的待机电流,因此需要一系列间隙来限制待机功耗。

替代类型的浪涌抑制装置包括:

1.硒电池 - 这些抑制器使用硒整流器,可提供高能反向击穿电流。一些硒细胞具有密封愈合特性,可以承受高能量放电。然而,它们没有现代MOV的夹紧能力。

2.齐纳二极管 - 采用硅整流技术的瞬态抑制器件。它们具有非常恒定的电压钳位能力。这些部件的主要缺点是它们具有有限的能量耗散能力。

3.撬棒装置 - 撬棒装置使浪涌对地短路,这种短路将持续到电流低于某一非常低的水平。创造滞后或力量跟随效果。撬棍装置的示例是:
*气体放电管(GDT)或火花隙 - 这些器件在产生导电火花后导通,缺点是它们需要相对长的时间来触发,其优点是具有大的载流能力。
*晶闸管浪涌保护器件(TSPD)- 具有与GDT类似的特性,但可以更快地动作。

压敏电阻符号

以下是压敏电阻的符号。它被描述为可变电阻器,其取决于电压U.


压敏电阻符号
压敏电阻符号
IEC标准

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