压敏电阻应用技术.PDF

电子发烧友 电子技术论坛 压敏电阻应用技术 1、什么是“压敏电阻” “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。相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简 写为“VDR”。 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”。 在中国台湾，压敏电阻器是按其用途来命名的，称为突波吸收器。压敏电阻器按其用 途有时也称为“电冲击（浪涌）抑制器（吸收器）”。 2、压敏电阻电路的“安全阀”作用 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。 3、应用类型 不同的使用场合，应用压敏电阻的目的，作用在压敏电阻上的电压/电流应力并不相同， 因而对压敏电阻的要求也不相同，注意区分这种差异，对于正确使用是十分重要的。 根据使用目的的不同，可将压敏电阻区分为两大类：①保护用压敏电阻，②电路功能用 压敏电阻。 3.1 保护用压敏电阻 （1） 区分电源保护用，还是信号线，数据线保护用压敏电阻器，它们要满足不同的技术标 准的要求。 （2） 根据施加在压敏电阻上的连续工作电压的不同，可将跨电源线用压敏电阻器可区分为 交流用或直流用两种类型，压敏电阻在这两种电压应力下的老化特性表现不同。 （3） 根据压敏电阻承受的异常过电压特性的不同，可将压敏电阻区分为浪涌抑制型，高功 率型和高能型这三种类型。 ★浪涌抑制型：是指用于抑制雷电过电压和操作过电压等瞬态过电压的压敏电阻器，这种瞬 态过电压的出现是随机的，非周期的，电流电压的峰值可能很大。绝大多数压敏电阻器都属 于这一类。 ★高功率型：是指用于吸收周期出现的连续脉冲群的压敏电阻器，例如并接在开关电源变换 器上的压敏电阻，这里冲击电压周期出现，且周期可知，能量值一般可以计算出来，电压的 峰值并不大，但因出现频率高，其平均功率相当大。 ★高能型：指用于吸收发电机励磁线圈，起重电磁铁线圈等大型电感线圈中的磁能的压敏电 压器，对这类应用，主要技术指标是能量吸收能力。 压敏电阻器的保护功能，绝大多数应用场合下，是可以多次反复作用的，但有时也将它做成 电流保险丝那样的一次性保护器件。例如并接在某些电流互感器负载上的带短路接点压敏 电阻。 3.2 电路功能用压敏电阻 压敏电阻主要应用于瞬态过电压保护，但是它的类似于半导体稳压管的伏安特性，还使它具 1 电子发烧友 电子技术论坛 有多种电路元件功能，例如可用作： （1） 直流高压小电流稳压元件，其稳定电压可高达数千伏以上，这是硅稳压管无法达到的。 （2）电压波动检测元件。 （3）直流电瓶移位元件。 （4）均压元件。 （5）荧光启动元件 4、保护用压敏电阻的基本性能 （1）保护特性，当冲击源的冲击强（或冲击电流 Isp=Usp/Zs)不超过规定值时，压敏电阻 的限制电压不允许超过被保护对象所能承受的冲击耐电压（Urp）。 （2）耐冲击特性，即压敏电阻本身应能承受规定的冲击电流，冲击能量，以及多次冲击相 继出现时的平均功率。 （3）寿命特性有两项，一是连续工作电压寿命，即压敏电阻在规定环境温度和系统电压条 件应能可靠地工作规定的时间（小时数）。二是冲击寿命，即能可靠地承受规定的冲击的次 数。 （4）压敏电阻介入系统后，除了起到安全阀的保护作用外，还会带入一些附加影响，这 就是所谓二次效应，它不应降低系统的正常工作性能。这时要考虑的因素主要有三项，一 是压敏电阻本身的电容量（几十到几万 PF），二是在系统电压下的漏电流，三是压敏电阻的 非线性电流通过源阻抗的耦合对其他电路的影响。 5、微观结构和工作机理 5．1 微观结构 压敏电阻为什么会具有图 1（a）所示的线压型伏安特性，为什么能吸收极大的冲击电 流？这就要研究它的微观