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压敏电阻是一种无源双端固态半导体器件,用于为电气和电子电路提供保护。压敏电阻的电阻体由半导体材料制成,使其成为一种具有非欧姆对称电压和电流特性的半导体电阻器,适用于交流和直流电压应用。压敏电阻用于抑制从家用电器和照明到AC或DC电力线上的工业设备的市电瞬变。
压敏电阻是一种无源双端固态半导体器件,用于为电气和电子电路提供保护。
与提供过流保护的保险丝或断路器不同,压敏电阻通过电压钳位提供过压保护,其方式与齐纳二极管类似。
“压敏电阻”这个词是VARI -able res- STOR这个词的组合,用于描述它们在早期开发过程中的运行方式,这有点误导,因为压敏电阻不能像电位计或变阻器一样手动变化。
但与可变电阻不同,其电阻值可在其最小值和最大值之间手动变化,压敏电阻随其电压的变化自动改变其电阻值,使其成为电压相关的非线性电阻或简称VDR。
由于在其两个端子之间的变阻器的主导电区域表现得像电介质,在其钳位电压以下,变阻器的作用类似于电容器而不是电阻器。每个半导体压敏电阻的电容值直接取决于其面积,并与其厚度成反比变化。
当用于直流电路时,压敏电阻的电容或多或少保持恒定,只要施加的电压不会增加到高于钳位电压电平,并且在其最大额定连续直流电压附近突然下降。
然而,在AC电路中,该电容会影响器件在其IV特性的非导通泄漏区域中的体电阻。由于它们通常与电气设备并联以保护其免受过电压的影响,因此随着频率的增加,变阻器的漏电阻迅速下降。
该关系与频率近似成线性,并且所得到的并联电阻,其AC电抗,Xc可以使用通常的1 /(2πC)来计算,与普通电容器相同。然后随着频率的增加,其泄漏电流也随之增加。
但是,除了基于硅半导体的压敏电阻之外,还开发了金属氧化物压敏电阻,以克服与其碳化硅同类相关的一些限制。
金属氧化物压敏电阻
所述金属氧化物变阻器或MOV的简称,是一个电压相关电阻器,其中电阻材料是金属氧化物,主要是氧化锌(ZnO)压制成像材料的陶瓷。金属氧化物压敏电阻由大约90%的氧化锌作为陶瓷基材和其他填充材料组成,用于在氧化锌晶粒之间形成连接。
金属氧化物压敏电阻是目前最常见的电压钳位器件,可用于各种电压和电流。在其结构中使用金属氧化物意味着MOV在吸收短期电压瞬变方面非常有效并且具有更高的能量处理能力。
与普通压敏电阻一样,金属氧化物变阻器在特定电压下开始导通,并在电压低于阈值电压时停止导通。标准碳化硅(SiC)压敏电阻和MOV型压敏电阻之间的主要区别在于,通过MOV的氧化锌材料的漏电流在正常工作条件下是非常小的电流,并且其在钳位瞬态中的操作速度要快得多。
MOV通常具有径向引线和坚硬的外部蓝色或黑色环氧树脂涂层,其非常类似于盘式陶瓷电容器,并且可以以类似的方式物理地安装在电路板和PCB上。典型金属氧化物压敏电阻的结构如下:
压敏电阻具有许多优点,并且可以用于许多不同类型的应用中,用于抑制从家用电器和照明到AC或DC电力线上的工业设备的市电瞬变。压敏电阻可以直接连接在主电源和半导体开关之间,以保护晶体管,MOSFET和晶闸管桥。
在本教程中,我们已经看到电压相关电阻器或VDR 的基本功能是保护电子器件和电路免受电压浪涌和尖峰的影响,例如感应开关瞬变产生的电压浪涌和尖峰。
因为这种变阻器用于敏感电子电路中以确保如果电压突然超过预定值,变阻器将有效地变成短路以保护电路,使其避免过电压,因为它们能够承受数百个安培峰值电流。
压敏电阻是一种具有非线性,非欧姆电流电压特性的电阻器,是一种可靠且经济的方法,可提供过压瞬态和浪涌保护。
它们通过在较低电压下充当高阻阻挡器件并在较高电压下充当良好的低电阻导电器件来实现这一点。压敏电阻在保护电气或电子电路方面的有效性取决于压敏电阻在电压、电流和能量耗散方面的正确选择。
金属氧化物压敏电阻或MOV通常由小的盘形金属氧化锌材料制成。它们具有特定电压范围的许多值。MOV的额定电压称为“变阻器电压”,当电流为1mA时,压敏电阻上的电压通过器件。当器件开始导通时,该变阻器电压电平基本上是IV特性曲线上的点。金属氧化物压敏电阻也可以串联连接,以提高额定钳位电压。
虽然金属氧化物压敏电阻广泛用于许多交流电力电子电路以防止瞬态过电压,但也有其他类型的固态电压抑制装置,如二极管,齐纳二极管和抑制器,它们都可用于某些交流或直流电压压电应用和压敏电阻。