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什么是压敏电阻?

关键词:压敏电阻

时间:2024-03-27 10:16:51      来源:网络

压敏电阻是一种压敏电阻器 (VDR)。压敏电阻的电阻是可变的并且取决于所施加的电压。该词由“可变电阻器”的部分组成。当电压增加时,它们的电阻减小。如果电压增加过多,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。电涌的原因可能包括雷击和静电放电。常见的 VDR 类型是金属氧化物压敏电阻或 MOV。

压敏电阻是一种压敏电阻器 (VDR)。压敏电阻的电阻是可变的并且取决于所施加的电压。该词由“可变电阻器”的部分组成。当电压增加时,它们的电阻减小。如果电压增加过多,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。电涌的原因可能包括雷击和静电放电。常见的 VDR 类型是金属氧化物压敏电阻或 MOV。

定义

压敏电阻是非线性二元半导体,其电阻随着电压的增加而下降。压敏电阻器通常用作敏感电路的浪涌抑制器。

以下是不同压敏电阻封装的一些示例。块封装用于更高的额定功率。

压敏电阻光盘

适用于工业应用的块状 MOV堵塞

黄色径向引线压敏电阻径向引线

轴向引线压敏电阻轴向引线

特征

压敏电阻器具有非线性变化的电阻,取决于所施加的电压。在标称负载条件下,阻抗很高,但当超过电压阈值(击穿电压)时,阻抗会急剧下降到较低值。它们通常用于保护电路免受过高瞬态电压的影响。当电路遭受高压瞬变时,压敏电阻开始导通并将瞬变电压钳位到安全水平。传入浪涌的能量部分传导,部分吸收,从而保护电路。

常见的类型是 MOV(金属氧化物变阻器)。它们由氧化锌 (ZnO) 颗粒的烧结基质构成。晶界提供 PN 结半导体特性,类似于二极管结。随机定向晶粒的矩阵可以与串联和并联的二极管的大型网络进行比较。当施加低电压时,只有非常小的电流流动,这是由通过结的反向泄漏引起的。然而,当施加超过击穿电压的高电压时,结会经历雪崩击穿并且会流过大电流。这种行为导致非线性电流-电压特性。

通过端子的电流 ( I ) 与端子间的电压 ( V )之间的关系通常由以下公式描述:

$$I = k·V^{alpha}$$

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

压敏电阻电压-电流特性

重要的选择参数包括钳位电压、峰值电流、脉冲能量、额定交流/直流电压和待机电流。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。

压敏电阻可用于在 1-1000 微秒量级的高瞬态电压浪涌情况下提供短期保护。然而,它们不适合处理持续的浪涌。如果瞬态脉冲能量(以焦耳 (J) 为单位)明显超过额定值,它们可能会熔化、燃烧或爆炸。

MOV 在反复遭受浪涌时会降解。每次浪涌后,MOV 钳位电压都会稍微降低;多少取决于 MOV 相对于脉冲的焦耳额定值。随着钳位电压越来越低,可能的故障模式是部分或完全短路,其中钳位电压低于受保护线电压。这种情况可能会导致火灾。为了防止火灾,它们通常与热熔断器串联,在过热时断开 MOV。为了限制退化,建议使用受保护电路允许的尽可能高的钳位电压,以限制浪涌的暴露量。

应用领域

压敏电阻的非线性特性使其非常适合用作浪涌保护器装置。高压瞬变源可能包括雷击、静电放电 (ESD) 或电机或变压器的感应放电。因此,压敏电阻常用于浪涌保护器插排中。具有低电容的特殊类型可保护通信线路。这些 VDR 可用于多种应用,包括:

电话及其他通讯线路保护
无线电通讯设备瞬态抑制
电涌保护器电源板
有线电视系统电涌保护器
电源保护
微处理器保护
电子设备保护
低压板级保护
瞬态电压浪涌抑制器(TVSS)
汽车电子保护
工业高能交流保护

类型

重要的类型是:

金属氧化物压敏电阻 – 如上所述,MOV 是一种由氧化锌 (ZnO) 组成的非线性瞬态抑制器碳化硅压敏电阻——在 MOV 进入市场之前,这曾经是常见的类型。这些组件采用碳化硅 (SiC)。它们已广泛用于高功率、高电压应用。这些设备的缺点是它们消耗大量的待机电流。因此,需要串联间隙来限制待机功耗。

替代类型的浪涌抑制装置包括:

硒电池 – 这些抑制器使用硒整流器,可产生高能反向击穿电流。一些硒电池具有自愈特性,使其能够承受高能放电。然而,它们不具备现代 MOV 的夹紧能力。

齐纳二极管 – 一种利用硅整流器技术的瞬态抑制器件。它们具有非常恒定的钳位电压。齐纳二极管的主要缺点是它们的能量耗散能力有限。

Crowbar 设备 - Crowbar 设备可将浪涌短路至接地。这种短路将持续到电流低于某个非常低的水平。创建滞后或功率跟随效果。撬棍设备的示例有:

气体放电管(GDT)或火花隙——这些装置在产生导电火花后才导通,缺点是需要相对较长的时间来触发,优点是载流能力大。

晶闸管浪涌保护装置 (TSPD) - 具有与 GDT 类似的特性,但动作速度更快。

压敏电阻符号

以下符号用于压敏电阻。它被描述为一个取决于电压 U 的可变电阻器。

压敏电阻符号压敏电阻符号(IEC标准)

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