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壓敏電阻器的主要特點是工作電壓范圍寬(6—3000伏,分若干檔),對過壓脈沖響應快(幾至幾十納秒),耐沖擊電流的能力強(可達100安培-20千安培),漏電流小(低于幾至幾十微安),電阻溫度系數(shù)小,性優(yōu)價廉,體積小,是一種理想的保護元件。由它可構(gòu)成過壓保護電路,消噪電路,消火花電路,吸收回路。壓敏電阻的電路符號,外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1。
壓敏電阻的結(jié)構(gòu)就象兩個特性一致的背靠背聯(lián)接的穩(wěn)壓管,其性質(zhì)基本相同。壓敏電阻的主要特性是,當兩端所加電壓在標稱額定值以內(nèi)時,它的電阻值幾乎為無窮大,處于高阻狀態(tài),其漏電流<50微安,當它兩端的電壓稍微超過額定電壓時,其電阻值急劇下降,立即處于導通狀態(tài),工作電流增加幾個數(shù)量級,反應時間僅在毫微秒級。壓敏電阻在國外俗稱“斬波器”和”限幅器”,這是從它的實際作用而得名的。
圖2給出了壓敏電阻在電路中的工作波形。其中(a)表示,在供電網(wǎng)絡疊加有過電壓脈沖時,接有壓敏電阻后,過電壓峰值波形被削平,限制在一定的幅度內(nèi),(b)則表示,在開啟或關(guān)閉帶有感性,容性的負載電路時,直流波形出現(xiàn)開關(guān)尖脈沖,壓敏電阻在電路中能吸收這種反電動勢,從而有效地保護開關(guān)電路不受損害。在汽車電器上用得最多的還是汽車電腦板中的電源保護電路,豐田車系的電腦板中用的壓敏電阻為黑色圓片狀,而美國車系和大宇車系的電腦板中壓敏電阻多數(shù)為紅色,如果車上的發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器失靈,造成長時間電壓過高或電瓶線與電瓶樁松動,脫開以及使用大功率的啟動電源啟動發(fā)動機,經(jīng)常會使電腦板中的壓敏電阻損壞。
壓敏電阻的電氣參數(shù)很多,但主要的是標稱電壓,漏電流和通流量。(1)標稱電壓。也稱壓敏電壓,這是一種常用的表示方法,指通過1毫安直流電流時壓敏電阻兩端的電壓值。對于直徑5毫米或更小尺寸的壓敏電阻,則以0.1毫安為標稱電壓,對于低電壓大直徑產(chǎn)品,也有以10毫安來表示標稱電壓的。(2)漏電流。當元件兩端電壓等于規(guī)定電流下兩端電壓的75%時.壓敏電阻上所通過的直流電流。(3)通流量。在規(guī)定時間(8/20微秒)之內(nèi),允許通過脈沖電流的最大值。其中,脈沖電流從最大值的90%到最大值的時間為8微秒,峰值持續(xù)時間為20微秒。
壓敏電阻選用要點。壓敏電阻在電路中可進行并聯(lián),串聯(lián)使用。并聯(lián)用法可增加耐浪涌電流的數(shù)值,但要求并聯(lián)的器件標稱電壓要一致。串聯(lián)用法可提高實際使用的標稱電壓值,通常串聯(lián)后的標稱電壓值為兩個標稱電壓值的和。壓敏電阻選用的正確與否,直接影響保護效果和可靠性。如果選用不當,不但不能起到保護作用,反而易造成被保護電器設備不能正常工作。因此,必須根據(jù)使用電路的具體情況和工作條件(即間斷工作還是不間斷工作),來選取標稱電壓適當?shù)膲好綦娮?。雖然標稱電壓值選擇得越低保護靈敏度越高,但標稱電壓值若選得太低,在正常工作電壓下,流過壓敏電阻的電流也相應較大,會引起壓敏電阻自身損耗增大而發(fā)熱,當遇到過電壓時,流過壓敏電阻的電流會更大,容易將壓敏電阻燒毀,對某些有意選擇低電壓的壓敏電阻來進行保護的電路,壓敏電阻應安裝在易于散熱和便于更換操作的位置。
一、壓敏電阻的檢測方法
1、測量絕緣電阻用萬用表RX1k擋,測量壓敏電阻兩引腳之間的正.反向絕緣電阻,均應為無窮大,否則,說明漏電流大。若所測電阻很小,說明壓敏電阻已損壞,不能使用。
2、測量標稱電壓電路如圖3所示,利用兆歐表(搖表)提供測試電壓,使用兩塊萬用表,一塊用直流電壓擋讀出標稱電壓值,另一塊用直流電流擋讀出標稱電流。然后調(diào)換壓敏電阻引腳位置用同樣方法再讀出標稱電壓和標稱電流,然后對比兩次測量值,應該大約相等,否則說明對稱性不好。檢測壓敏電阻時應注意:(1)萬用表直流電壓擋應視壓敏電阻標稱電壓值來正確選擇,例如標稱電壓470V則宜選用大于500V以上擋。(2)萬用表直流電流擋一般選1毫安擋。
二、壓敏電阻的原理和作用、用途
壓敏電阻是中國的名詞,意思是"在一定電流電壓范圍內(nèi)電阻值隨電壓而變",或者是說"電阻值對電壓敏感"的阻器。相應的英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡寫為“VDR”。
壓敏電阻器的電阻體材料是半導體,所以它是半導體電阻器的一個品種?,F(xiàn)在大量使用的"氧化鋅"(ZnO)壓敏電阻器,它的主體材料有二價元素(Zn)和六價元素氧(O)所構(gòu)成。所以從材料的角度來看,氧化鋅壓敏電阻器是一種“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半導體”。
壓敏電阻器是按其用途來命名的,稱為"突波吸收器"。壓敏電阻器按其用途有時也稱為“電沖擊(浪涌)抑制器(吸收器)”。氧化鋅壓敏電阻又稱突波吸收器,系一種具有電壓電流對稱特性之壓敏屬性電阻器.它主要的設計是用來保護所有的電子產(chǎn)品或元件免于受開關(guān)或雷擊誘發(fā)所產(chǎn)生之突波的影響,而其非線性指數(shù)的特性與廣泛的應用范圍以及可以量產(chǎn)等優(yōu)點,已逐漸地被應用在各種不同領(lǐng)域的電子工程方面
三、壓敏電阻主要參數(shù)
1、殘壓:壓敏電阻在通過規(guī)定波形的大電流時其兩端出現(xiàn)的最高峰值電壓。
2、通流容量:按規(guī)定時間間隔與次數(shù)在壓敏電阻上施加規(guī)定波形電流后,壓敏電阻參考電壓的變化率仍在規(guī)定范圍內(nèi)所能通過的最大電流幅值。
3、泄漏電流:在參考電壓的作用下,壓敏電阻中流過的電流。
4、額定工作電壓:允許長期連續(xù)施加在壓敏電阻兩端的工頻電壓的有效值。而壓敏電阻在吸收暫態(tài)過電壓能量后自身溫度升高,在此電壓下能正常冷卻,不會發(fā)熱損壞。
四、壓敏電阻的不足
(1)寄生電容大 壓敏電阻具有較大的寄生電容,一般在幾百至幾千微微法的范圍。在高頻信號系統(tǒng)中會引起高頻信號傳輸畸變,從而引起系統(tǒng)正常運行。
(2)泄漏電流的存在 壓敏電阻的泄漏電流指標既關(guān)系到被保護電子系統(tǒng)的正常運行,又關(guān)系到壓敏電阻自身的 老化和使用壽命。
五、壓敏電阻的檢測
用指針式萬用表的R×1k擋測量壓敏電阻兩引腳之間的正、反向絕緣電阻,均為無窮大,否則,說明漏電流大。若所測電阻很小,說明壓敏電阻已損壞,不能使用。
六、壓敏電阻的型號及選用方法
SJ1152-82部頒標準中壓敏電阻器的型號命名分為四部分,各部分的含義見表1。
一部分:主稱 | 第二部分:類別 | 第三部分:用途或特征 | 第四部分:序號 | |||
字母 | 含義 | 字母 | 含義 | 字母 | 含義 | |
M | 敏感 | Y | 壓敏 | 無 | 普通型 | 用數(shù)字表示序號,有的在序號的后面還標有標稱電壓通流容量 |
D | 通用 | |||||
B | 補償用 | |||||
C | 消磁用 | |||||
E | 消噪用 | |||||
G | 過壓保護用 | |||||
H | 滅弧用 | |||||
K | 高可靠用 | |||||
L | 防雷用 | |||||
M | 防靜電用 | |||||
N | 高能型 | |||||
P | 高頻用 | |||||
S | 元器件保護用 | |||||
T | 特殊型 | |||||
W | 穩(wěn)壓用 | |||||
Y | 環(huán)型 | |||||
Z | 組合型 |