「壓敏電阻"是一種具有非線性伏安特性的電阻器件,主要用於在電路承受過壓時進行電壓鉗位,吸收多餘的電流以保護敏感器件。英文名稱叫「Voltage Dependent Resistor」簡寫為「VDR」, 或者叫做「Varistor"。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。現在大量使用的"氧化鋅"(ZnO)壓敏電阻器,它的主體材料有二價元素鋅(Zn)和六價元素氧(O)所構成。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」。 在中國台灣,壓敏電阻器稱為"突波吸收器",有時也稱為「電衝擊(浪涌)抑制器(吸收器)」。

壓敏電阻是一種限壓型保護器件。利用壓敏電阻的非線性特性,當過電壓出現在壓敏電阻的兩極間,壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值,從而實現對後級電路的保護。壓敏電阻的主要參數有:壓敏電壓、通流容量、結電容、響應時間等。

壓敏電阻的響應時間為ns級,比氣體放電管快,比TVS管稍慢一些,一般情況下用於電子電路的過電壓保護其響應速度可以滿足要求。壓敏電阻的結電容一般在幾百到幾千Pf的數量級範圍,很多情況下不宜直接應用在高頻信號線路的保護中,應用在交流電路的保護中時,因為其結電容較大會增加漏電流,在設計防護電路時需要充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大,但比氣體放電管小。壓敏電阻器簡稱VDR,是一種對電壓敏感的非線性過電壓保護半導體元件。

壓敏電阻的工作原理

l 當加在壓敏電阻上的電壓低於它的閾值時,流過它的電流極小,它相當於一個阻值無窮大的電阻。也就是說,當加在它上面的電壓低於其閾值時,它相當於一個斷開狀態的開關。

l 當加在壓敏電阻上的電壓超過它的閾值時,流過它的電流激增,它相當於阻值無窮小的電阻。也就是說,當加在它上面的電壓高於其閾值時,它相當於一個閉合狀態的開關。

壓敏電阻的選用及注意事項

選用壓敏電阻器前,應先了解以下相關技術參數:標稱電壓是指在規定的溫度和直流電流下,壓敏電阻器兩端的電壓值 [3] 。漏電流是指在25℃條件下,當施加最大連續直流電壓時,壓敏電阻器中流過的電流值。等級電壓是指壓敏電阻中通過8/20等級電流脈衝時在其兩端呈現的電壓峰值 [3] 。通流量是表示施加規定的脈衝電流(8/20μs)波形時的峰值電流 [3] 。浪涌環境參數包括最大浪涌電流Ipm(或最大浪涌電壓Vpm和浪涌源阻抗Zo)、浪涌脈衝寬度Tt、相鄰兩次浪涌的最小時間間隔Tm以及在壓敏電阻器的預定工作壽命期內,浪涌脈衝的總次數N等。

一般地說,壓敏電阻器常常與被保護器件或裝置並聯使用,在正常情況下,壓敏電阻器兩端的直流或交流電壓應低於標稱電壓,即使在電源波動情況最壞時,也不應高於額定值中選擇的最大連續工作電壓,該最大連續工作電壓值所對應的標稱電壓值即為選用值。對於過壓保護方面的應用,壓敏電壓值應大於實際電路的電壓值,一般應使用下式進行選擇:VmA=av/bc式中 [4] :

a為電路電壓波動係數;v為電路直流工作電壓(交流時為有效值);b為壓敏電壓誤差;c為元件的老化係數,;這樣計算得到的VmA實際數值是直流工作電壓的1.5倍 [4] ,在交流狀態下還要考慮峰值,因此計算結果應擴大1.414倍 [5] 。

另外,選用時還必須注意:

(1)必須保證在電壓波動最大時,連續工作電壓也不會超過最大允許值,否則將縮短壓敏電阻的使用壽命;

(2)在電源線與大地間使用壓敏電阻時,有時由於接地不良而使線與地之間電壓上升,所以通常採用比線與線間使用場合更高標稱電壓的壓敏電阻器 [6] 。

壓敏電阻所吸收的浪涌電流應小於產品的最大通流量。

應用範圍

電源系統

浪涌抑制器

安防系統

電動機保護

汽車電子系統

家用電器

電阻的作用

壓敏電阻有什麼用?壓敏電阻的最大特點是當加在它上面的電壓低於它的閾值"UN"時,流過它的電流極小,相當於一只關死的閥門,當電壓超過UN時,它的阻值變小,這樣就使得流過它的電流激增而對其他電路的影響變化不大從而減小過電壓對後續敏感電路的影響。利用這一功能,可以抑制電路中經常出現的異常過電壓,保護電路免受過電壓的損害。

例如:家用的彩電的電源電路中就使用了氧化鋅壓敏電阻,這裡使用的壓敏電阻壓敏電壓為470V,當瞬態的浪涌電壓最大值(非有效值)超過470V時,壓敏電阻就是體現他的鉗位特性,把過高的電壓拉低,讓後級電路工作在一個安全的範圍內。


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