一、压敏电阻器的种类
压敏电阻器的品种很多,按材料不同可分为:碳化硅压敏电阻,硅锗压敏电阻、金属氧化物压敏电阻、钛酸钡压敏电阻、硒化镉和硒压敏电阻等。目前使用较多的是氧化锌(Zn0)压敏电阻。氧化锌压敏电阻的特点:通流容量大、时间响应快、电压范围宽、非线性系数大、伏安曲线对称、可靠性高等。图1(a)是标称电压为56V的氧化锌压敏电阻的外形,图1(b)是它的电路符号,图中的字母U也可用V代替。图2是MYJ型压敏电阻的伏安特性曲线。
二、压敏电阻的型号组成
压敏电阻的型号般由五部分组成,第一部分为主称,第二部分为用途,第三部分为基片直径,第四部分为误差,第五部分为标称电压。各部分代表的具体意义如表1所示。
不同的国家及不同的厂家对压敏电阻的型号标法有所不同。如我国标法为MYJl5K471,日本松下公司标法为ERZ一15K471, 日本东芝公司标法为TNRl5G471 K。在型号所标识的各种参数中,最重要的是标称电压值。
三、压敏电阻的测量
压敏电阻的好坏,用普通万用表是测不出来的,因为一般压敏电阻的标称电压都比万用表的测试电压高,静态内阻很大,所以用普通万用表测压敏电阻的阻值,一般都是无穷大。如果测出的阻值接近于0,说明压敏电阻已经短路,不能再用了。所以,一般检测压敏电阻,需要通过搭接测试电路来完成。
现以测量标称电压为56V的压敏电阻为例,说明压敏电阻的测量方法。图3是一种测试电路,图中E是一个O~60V(高于60V也可)的可调直流电压源。逐渐加大电源输出电压,刚开始时电流表没有指示,当电压增加到某-数值时,电流表的指示明显增大,此时直流电源所示的电压值就是压敏电阻的标称电压值,同时说明该压敏电阻的性能是好的。
如果没有0~60V的可调直流电压源,而只有O~30V的可调直流电压源,可按图4所示电路连接。开始实验时,把三只470uF/50V的电解电容器串联好,然后分别给每个电容充上20V左右的电压,把开关从空挡拨到2挡,相当于给压敏电阻加了一个40V的电压,如果该压敏电阻是好的,此时电流表应该没有指示;当开关扳到3挡时,相当于给压敏电阻加了一个60V的电压,此时电流表应该有明显指示(瞬间)。
四、压敏电阻的应用
压敏电阻可应用于各种交直流电路中作稳压、保护、调幅、变频、非线性补偿、函数变换和自动控制等。
五、几种常用压敏电阻
将压敏电阻按用途分类,如表2~表5所示。
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压敏电阻的特性与应用
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压敏电阻与普通电阻不同,它是根据半导体材料的非线性特性而制成的。
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普通电阻可以遵守欧姆定律,而压敏电阻的电压与电流则呈特殊的非线性关系。当压敏电阻两端所加电压低于标称额定
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电压值时,压敏电阻的电阻值接近无穷大,内部几乎无电流流过。当压敏电阻两端电压略高于标称额定电压时,将由高阻状
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态变为低阻状态,而压敏电阻迅速击穿导通,并且工作电流也急剧增大。当其两端电压低于标称额定电压时,压敏电阻又能
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恢复为高阻状态。当压敏电阻两端电压超过其最大限制电压时,压敏电阻将完全击穿损坏,无法再自行恢复。
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压敏电阻广泛地应用在家用电器及其它电子产品中,起过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压
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灭弧、消噪、保护半导体元器件等作用。
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压敏电阻的主要参数有:压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。压敏电阻的响应时间为ns级,一般情况下用于电
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子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。
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最大允许电压(最大限制电压):最大允许电压分交流和直流两种情况,如在交流回路中,则指在压敏电阻所允许施加
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的交流电压的有效值。在实际设计一般按下述原则选取:最大允许电压≥(2.2~2.5)的交流工作电压的有效值。这种取值原
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则主要是为了保证压敏电阻在电源电路中应用时,有适当的安全裕度。在直流回路中,按最大允许电压≥(1.6~2)的直流额
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定工作电压选取。
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一般来说压敏电阻的片径越大,它的能量耐量越大,耐冲击电流也越大,选用压敏电阻时还应当考虑经常遇到能量较小
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、但出现频率次数较高的过电压,如几十秒、一两分钟出现一次或多次的过电压,这时就应该考虑压敏电阻所能吸收的平均
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功率。
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压敏电阻器的主要参数
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压敏电阻器的主要参数有标称电压、电压比、最大控制电压、残压比、通流容量、漏电流、电压温度系数、电流温度系
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数、电压非线性系数、绝缘电阻、静态电容等。
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1.标称电压 标称电压是指通过1mA直流电流时,压敏电阻器两端的电压值。
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2.电压比 是指压敏电阻器的电流为1mA时产生的电压值与压敏电阻器的电流为0.1mA时产生的电压值之比。
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3.最大限制电压 最大限制电压是指压敏电阻器两端所能承受的最高电压值。
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4.残压比 流过压敏电阻器的电流为某一值时,在它两端所产生的电压称为这一电流值为残压。残压比则的残压与标称
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电压之比。
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5.通流容量 通流容量也称通流量,是指在规定的条件(以规定的时间间隔和次数,施加标准的冲击电流)下,允许通
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过压敏电阻器上的最大脉冲(峰值)电流值。
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6.漏电流 漏电流与称等待电流,是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下,流过压敏电阻器的电流。
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7.电压温度系数 电压温度系数是指在规定的温度范围(温度为20~70℃)内,压敏电阻器标称电压的变化率,即在通过
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压敏电阻器的电流保持恒定时,温度改变1℃时压敏电阻两端的相对变化。
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8.电流温度系数 电流温度系数是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
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变化。
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9.电压非线性系数 是指压敏电阻器在给定的外加电压作用下,其静态电阻值与动态电阻值之比。
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10.绝缘电阻 绝缘电阻是指压敏电阻器的引出线(引脚)与电阻体绝缘表面之间的电阻值。
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11.静态电容 静态电容是指压敏电阻器本身固有的电容容量。
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下表为压敏电阻14D681的主要参数:
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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
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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。
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在实际应用中压敏电阻起火燃烧的原因,大体上可分为老化失效和暂态过电压破坏两种类型。
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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
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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
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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
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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
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化过程,使老化失效提早出现。
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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
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,以至电阻体上设置的热熔接点来不及熔断。
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