压敏电阻基础知识

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    “压敏电阻"是中国大陆的名词，意思是在一定电流电压范围内电阻值随电压而变，或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”, 或者叫做“Varistor"。压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。现在大量使用的"氧化锌"（ZnO）压敏电阻器，它的主体材料有二价元素（Zn）和六价元素氧（O）所构成。所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。 在中国台，压敏电阻器称为"突波吸收器",有时也称为“电冲击（浪涌）抑制器（吸收器）”。

    压敏电阻有什么用？压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阀值"UN"时，流过它的电流极小，相当于一只关死的阀门，当电压超过UN时，流过它的电流激增，相当于阀门打开。利用这一功能，可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。 　　例如： 现在我们家用的彩电的电源电路中就使用了氧化锌压敏电阻，这里使用的压敏电阻的阀值电压约为270V，当电源电压小于270V时（正常值为220V）它相当于不导通，而当电源异常，短时超过270V时，它就导通，将电压限制在270V。

    压敏电阻主要的设计是用来保护所有的电子产品或元件免受开关或雷击诱发所产生之突波的影响，而非线性指数的特性。压敏电阻的特性：反应时间快速；低漏电流；优越的电压比；宽广之电压与能量比；低备用电力且无后续电流；高效能之突波电流处理能力；抑制电压特性之稳定执行能力。压敏电阻在休息时，相对受保护的电子元件而言，具有很高的阻抗生素数兆欧姆)，而且不会改变设计电路特性，但当瞬间突波电压出现(越过压敏电阻之崩溃电压时)，该压敏电阻之阻抗会变低(仅有几个欧姆而已)，并造成原线路短路，换言之电子产品或元件因此而受到保护。

     主要用途：
     防雷，过压保护。如电力变压器在进户端放入氧化锌避雷器可以有效防雷，电子设备在电网电源输入端放入压敏电阻，一但电网电压升高压敏电阻会不可恢复击穿短路同时保险丝也将断开，从而有效的放止过电压进入线路板。在空调线线路板应用压敏电阻最为多。
     当电源为220V时压敏电阻的阻值是无穷大，当峰值电压超过470V时（220V电压的峰值是311V）压敏电阻立刻击穿短路，保险丝也会熔断，高电压就进不去设备端，从而有效保护电子电路不受侵害。更换压敏电阻时在电阻体上需裹上绝缘材料加以保护，以防飞弧。使用压敏电阻时之前必须加装保险丝，压敏电阻一但击穿短路是不可恢复的，必须更换。正常的压敏电阻用万用表测量是无穷大的。

压敏电阻的基本参数
　  1. 标称电压(V)：指通过1mA直流电流时压敏电阻器两端的电压值。 　　
    2. 电压比：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。 　
  　3. 最大限制电压(V)：指压敏电阻器两端所能承受的最高电压值。 　
  　4. 残压比：通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的残压。残压比则是残压与标称电压之比。   
     5. 通流容量(kA)：通流容量也称通流量，是指在规定的条件（规定的时间间隔和次数，施加标准的冲击电流）下，允许通过压敏电阻器上的最大脉冲（峰值）电流值。
　　6. 漏电流(mA)：漏电流也称等待电流，是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下，流过压敏电阻器电流。
　　7. 电压温度系数：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，即在通过压敏电阻器的电流保持恒定时，温度改变1℃时，压敏电阻器两端电压的相对变化。
　　8. 电流温度系数：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变化。
　　9. 电压非线性系数：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。
　　10. 绝缘电阻：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。
　　11. 静态电容量（PF）：指压敏电阻器本身固有的电容容量。

压敏电阻标称参数
    压敏电阻用字母“MY”表示，如加J 为家用，后面的字母W、G、P、L、H、Z、B、C、N、K 分别用于稳压、过压保护、高频电路、防雷、灭弧、消噪、补偿、消磁、高能或高可靠等方面。压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持续电流，在用作过压保护时必须考虑到这一点。压敏电阻的选用，一般选择标称压敏电压V1mA 和通流容量两个参数。
    1、所谓压敏电压，即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值，大多数情况下用1mA 直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值，其产品的压敏电压范围可以从10－9000V 不等。可根据具体需要正确选用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC，式中，Vp 为电路额定电压的峰值。VAC 为额定交流电压的有效值。ZnO 压敏电阻的电压值选择是至关重要的，它关系到保护效果与使用寿命。如一台用电器的额定电源电压为220V ， 则压敏电阻电压值V1mA=1.5Vp=1.5×1.414×220V=476V，V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V"，因此压敏电阻的击穿电压可选在470－480V 之间。
   
    2、所谓通流容量，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下，对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超过± 10％时的最大脉冲电流值。为了延长器件的使用寿命，ZnO 压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量。然而从保护效果出发，要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下，实际发生的通流量是很难精确计算的，则选用2－20KA 的产品。如手头产品的通流量不能满足使用要求时，可将几只单个的压敏电阻并联使用，并联后的压敏电不变，其通流量为各单只压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同，否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻。


压敏电阻的选用
选用压敏电阻器前，应先了解以下相关技术参数：
标称电压是指在规定的温度和直流电流下，压敏电阻器两端的电压值。漏电流是指在25℃条件下，当施加最大连续直流电压时，压敏电阻器中流过的电流值。
等级电压是指压敏电阻中通过8/20 等级电流脉冲时在其两端呈现的电压峰值。


通流量是表示
施加规定的脉冲电流（8/20μs）波形时的峰值电流。
浪涌环境参数包括最大浪涌电流Ipm（或最大浪涌电压Vpm 和浪涌源阻抗Zo）、浪涌脉冲宽度Tt、相邻两次浪涌的最小时间间隔Tm 以及在压敏电阻器的预定工作寿命期内，浪涌脉冲的总次数N 等。

标称电压选取
一般地说，压敏电阻器常常与被保护器件或装置并联使用，在正常情况下，压敏电阻器两端的直流或交流电压应低于标称电压，即使在电源波动情况最坏时，也不应高于额定值中选择的最大连续工作电压，该最大连续工作电压值所对应的标称电压值即为选用值。对于过压保护方面的应用，压敏电压值应大于实际电路的电压值，一般应使用下式进行选择：VmA＝av/bc 式中：a 为电路电压波动系数，一般取1.2；v 为电路直流工作电压（交流时为有效值）；b 为压敏电压误差，一般取0.85；c为元件的老化系数，一般取0.9；这样计算得到的VmA 实际数值是直流工作电压的1.5 倍，在交流状态下还要考虑峰值，因此计算结果应扩大1．414 倍。
另外，选用时还必须注意：
(1) 必须保证在电压波动最大时，连续工作电压也不会超过最大允许值，否则将缩短压敏电阻的使用寿命；
(2) 在电源线与大地间使用压敏电阻时，有时由于接地不良而使线与地之间电压上升，所以通常采用比线与线间使用场合更高标称电压的压敏电阻器。压敏电阻所吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流量。