壓敏電阻的應(yīng)用有哪些？典型實例分析

首先，讓我們來了解一下壓敏電阻的工作原理。壓敏電阻是一種阻值隨外加電壓變化而變化的電阻，其主要原理是利用壓電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)、勢壘效應(yīng)等物理效應(yīng)，使材料的電阻值隨著外部環(huán)境的變化而發(fā)生變化。

壓敏電阻的主要參數(shù)包括阻值、響應(yīng)時間、耐壓和功率。其中，阻值指電阻器的電阻值，通常用歐姆(Ω)為單位表示。響應(yīng)時間是指壓敏電阻器受到外部壓力或電場后，輸出電信號的時間。耐壓是指電阻器能夠承受的最大電壓，常用伏特(V)為單位表示。功率是指電阻器能夠承受的最大功率，通常用瓦特(W)為單位表示。

計算壓敏電阻的電阻值需要考慮其材料的參數(shù)，如載流子濃度、晶粒度、燒結(jié)溫度等。同時，壓敏電阻的電阻值還會隨著環(huán)境溫度、濕度、壓力等因素的變化而發(fā)生變化。

以壓敏電阻的阻值為例，通常使用萬用表來測試壓敏電阻的電阻值。在測試前，需要先將萬用表調(diào)整到正確的測試范圍。然后，將待測的壓敏電阻器兩端連接到萬用表的測試引腳上，通過萬用表來讀取電阻值。需要注意的是，在測試壓敏電阻器時，需要避免施加過高的電壓或電流，否則會導(dǎo)致壓敏電阻器損壞或電路短路。

接插式壓敏電阻和模塊式壓敏電阻能提供很大的額定工作電壓和高浪涌吸收能力，廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備、電力設(shè)備等。

引線式壓敏電阻

貼片壓敏電阻

接插式壓敏電阻

模塊式壓敏電阻

各類別壓敏電阻的特點:

壓敏電阻在設(shè)備遭受靜電放電或雷擊浪涌時產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓中表現(xiàn)出非常優(yōu)秀的保護特性。

引線式壓敏電阻或者貼片壓敏電阻適用于(從100A~25kA)浪涌電流保護，接插式壓敏電阻和模塊式壓敏電阻可用于(大于25kA)的浪涌電流保護，

應(yīng)用示例：開關(guān)電源的浪涌保護

小型、輕量、高效的各類開關(guān)電源會被大多數(shù)電子設(shè)備采用。在開關(guān)電源中，電路前部分配有EMC濾波器，其用于抑制通過電源線進入的干擾，但僅依靠EMC濾波器無法阻擋雷擊浪涌或電源開關(guān)產(chǎn)生的浪涌，因此在EMC濾波器前部分會配有引線式壓敏電阻作為電路的浪涌保護，并與氣體放電管組合成多種電路結(jié)構(gòu)進行使用。此外，這樣的保護電路方案也用于筆記本電腦適配器。壓敏電阻也用于帶有防雷功能的電源插排或者插頭中。

壓敏電阻器簡稱壓敏電阻.它是在某一特定的電壓范圍內(nèi)其電導(dǎo)隨電壓的增加而急劇增大的一種敏感元件。由其具有穩(wěn)壓和過電壓保護等功能，故人們也將其稱為“限幅器”、“斬波器”或“浪涌吸收器”.還稱其為是家用電器和各種電器設(shè)備及電子器件的“安全衛(wèi)士”或“警衛(wèi)員”。

壓敏電阻的種類很多.其中最有代表性的當(dāng)首推氧化鋅壓敏電阻。這種電子陶瓷半導(dǎo)體元件的微觀結(jié)構(gòu)如圖1.其基片是由大量的氧化鋅晶粒及晶粒周圍呈P型半導(dǎo)體性質(zhì)的以氧化鉍為主要成份的晶界層所組成。每個晶粒與晶界層形成一個相當(dāng)齊納二極管的PN結(jié)勢壘.構(gòu)成

一個單元。很明顯，基片內(nèi)串聯(lián)的單元越多.擊穿電壓也就越高;并聯(lián)的單元越多。

橫截面積越大.其通流容量也就越大。氧化鋅壓敏電阻的伏安特性如圖2。這種對稱型的伏安特性可用于吸收交流或直流正、負極性的浪涌電壓。在一定的電壓范圍內(nèi).其阻抗接近于開路狀態(tài).只有微安級的漏電流通過，故功耗甚微。該元件的適用電壓范圍特別廣.可從幾伏到幾十萬伏，而且對過電壓的響應(yīng)時間非常快.一般不大干50 n S：當(dāng)電壓達到一

定值。壓敏電阻中的電流陡然增大。它承受電流的能力非常驚人，可達幾十千安，而且不會導(dǎo)致電流的上升速率增大.不會產(chǎn)生續(xù)流和放電延遲現(xiàn)象。雖然壓敏電阻的瞬時功率非常大，但平均持續(xù)功率卻很小.故不能長時間工作于導(dǎo)通狀態(tài)。

表示壓敏電阻特性的參數(shù)有數(shù)個.其中最重要的就是壓敏電壓和通流容量。所謂壓敏電壓。是指壓敏電阻在一定沮度范圍內(nèi)規(guī)定電流下的電壓降。通常規(guī)定電流為1m A直流，該基準電流下的壓敏電壓記作V lmA。必須指出的是。壓敏電阻的殘壓與壓敏電壓并非同一概念，它是壓敏電阻通過某一給定的脈沖電流在其兩端產(chǎn)生的電壓降。壓敏電阻的耐浪涌能力用通流容量表示。所謂通流容量。是指按規(guī)定的時間間隔和次數(shù)，在壓敏電阻上施加規(guī)定的波形電流沖擊時，壓敏電壓參數(shù)變化不超過規(guī)定值的最大峰值電流。目前測試該參數(shù)大多采用8×20uS的沖擊波形，要求VlmA的變化率不超過±lO%。

壓敏電阻的外形封裝主要有片狀引線型、環(huán)型、芯軸型和圓柱型油浸罐式幾種。其中.大通流容量的壓敏電阻采用后兩種封裝形式。

壓敏電阻的圖形符號如圖3。

其中圖3(a)、(b)分別為國標(biāo)規(guī)定符號和國內(nèi)常用符號;圖3(c)、(d)分別為日本及其它國家所采用的符號。壓敏電阻用字母R或RV表示。

正確選用壓敏電阻，首先必須了解壓敏電阻型號的組成與含義。壓敏電阻的型號通常由以下五部分組成：

M Y口-口口口

其中。第1部分“M Y”表示壓敏電阻;第Ⅱ部分用漢語拼音字母表示產(chǎn)品的分類與用途，如果J、W、G、L、H、Z、B、D等分別代表家用、穩(wěn)壓、過壓保護、防雷、滅弧、消噪、補償、通用;第Ⅲ部分表示以mm作為計量單位的基片直徑;第Ⅳ部分用字母表示電壓允許誤差.如K±lO%.M±20%;第V部分表看標(biāo)稱壓敏電壓，可以帶計量單位。當(dāng)不帶計量單位(V)采用三位數(shù)字表示壓敏電壓時.若V lmA是兩位數(shù)，后面要加“O”。20則表示82V;如V lmA是三位數(shù)且末位數(shù)是0，如820V，應(yīng)用82l表示;而8200 V則用822表示。例如型號MYGlOK47l表示是過壓保護用壓敏電阻，瓷片直徑lO m m，允許偏差±lO%.標(biāo)稱電壓是.470 V。由于目前國內(nèi)在該產(chǎn)品的型號組成上尚未達到完全統(tǒng)一。故選用時應(yīng)以產(chǎn)品樣本為準。例如，某壓敏電阻型號為M Y L 30-470V/5K A-K.則表示防雷用壓敏電阻，基體直徑30mm，壓敏電壓470V.通流容量5kA，電壓允差±10%。

壓敏電阻的正確選擇和使用.要注意以下幾點：

1.壓敏電壓參數(shù)的選擇。該參數(shù)的選取，要根據(jù)實際電路和電源情況而定。若壓敏電阻用于過壓保護，其標(biāo)稱電壓必須高于實際電路的電壓值。在直流電壓Vdc下，一般取V1mA=(1.5～2.2)Vdc;當(dāng)用于交流電壓Vac(有效值)下時.則取VlmA=(1.8～2.5)Vac;若壓敏電阻上的電壓是脈沖電壓，則Vlma=(1.4～2)×脈沖電壓幅值。如果壓敏電阻在電路中處于間斷工作狀態(tài).以上各式的系數(shù)宜取得小一些;若其長時間工作于不間斷狀態(tài)，系數(shù)應(yīng)取大一點。V1mA的上限則由被保護器件或裝置的耐壓所決定。壓敏電阻在吸收過電壓時的殘壓應(yīng)被抑制在器件或裝置的耐壓以下。雖然壓敏電壓選擇低一些有利于提高

保護效果，但如果選擇過低，電壓稍一升高壓敏電阻就會導(dǎo)通漉過大電流，易引起元件溫升加劇甚至被燒毀。

2.通流容量的選取。為延長壓敏電阻的使用壽命并為電子線路提供可靠保護，該參數(shù)的選擇應(yīng)留有充分余量。根據(jù)經(jīng)驗，一般用于操作過電壓保護時，壓敏電阻的通漉容量選擇1 KA～5 KA;如用于防雷浪涌保護，可選用2 KA～20KA的元件。

3.當(dāng)壓敏電阻串聯(lián)使用時，應(yīng)確保每只壓敏電阻的通流容量相同，特性相近。串聯(lián)后的最大允許電路電壓等于各只壓敏電阻最大允許電路電壓之和。在浪涌電流特別大的情況下也可將若干只壓敏電阻并聯(lián)使用，但要保證每只元件的壓敏電壓相同和伏安特性一致。并聯(lián)后的壓敏電壓不變，總通流容量為各個壓敏電阻的通流容量之和。由于串并聯(lián)的只數(shù)增加往往使-口可靠性降低，故應(yīng)控制串并聯(lián)壓敏電阻的數(shù)量。

4.由于壓敏電阻的固有靜態(tài)電容從幾百到幾千徽微法，在頻率較高時應(yīng)選用容值小的壓敏電阻，并要在壓敏電阻上串接高頻阻流圈，以減小高頻信號衰減。

此外，使用壓敏電阻還要使引線與接線盡可能短。用作雷浪涌吸收時務(wù)必注意要可靠接地。