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压敏电阻 - 防雷元器件的基础知识

2011年01月15日 08:36 电子发烧友网 作者:阿风 用户评论(0

压敏电阻
构造及物理特性:
压敏电阻是一种用得最多的限压器件。压敏电阻有碳化硅压敏电阻和氧化锌压敏电阻。常用的是氧化锌(ZnO)压敏电阻,它主要是以氧化锌为原料,添加多种微量金属氧化物,它的外面包封环氧树脂(可添加颜料).
它相当于一个可变电阻,并联于电路中的。当电路在正常使用时,压敏电阻的阻抗很高,漏电流很小,可视为开路,对电路几乎没有影响。但当一很高的突波电压到来时,压敏电阻的电阻值瞬间下降,使它可以流过很大的电流,同时将过电压箝位在一定数值。由于压敏电阻的突波承受能力取决于它的物理尺寸,因而有可能获得不同的浪涌电流值.

优点:通流量大,最大可达70KA。
响应速度效快,对于急速的电涌响应一般小于10ns。
功耗小,正常工作状态下,漏电流为μA(微安)数量级。
成本低,价格廉。
缺点:可靠性较差,易老化,不可恢复性
应用:
广泛的应用在汽车电子、通迅、计算机、消费类电子产品、军用电子产品等方面,特别是在LCD、键盘、I/O接口ICMOSFET、CMOS、传感器手机、DVD、AV、ABS、马达控制板、MP3、PDA、USB接口及高速数据信号线路上进行保护等。
技术参数:
压敏电压U1mA: 通常以在压敏电阻上通过1mA直流电流时的电压来表示其是否导通的标志电压,这个电压就称为压敏电压UN或U1mA,,我们有时也把它叫做击穿电压。压敏电压的误差范围一般是±10%。
在试验和实际使用中,通常把压敏电压从正常值下降10%作为压敏电阻失效的判据。
压敏电阻的压敏电压范围:18V~1800V。
最大持续工作电压 ACrms/DC: 指压敏电阻能长期承受的最大交流电压Uac (有效值)或最大直流电压值Udc。一般Uac≈0.64U1mA;Udc≈0.83U1mA 。
续工作电压不需进行计算,可直接在产品技术参数第一列查找Maximum Allowable Voltage的值,如标称电压470V的压敏电阻的最大持续工作电压就是AC300V或DC385V。这个参数是选型的重要依据。
限制电压(箝位电压)VC : 当压敏电阻流过某一脉冲电流时,在压敏电阻两端显现的电压最大值。技术规格书中的最大箝位电压是在给定的脉冲电流下的值( 5D是5A,7D是10A, 10D是25A, 14D是50A, 20D是100A)。 实际使用中,压敏电压越高,流过的冲击电流越大,限制电压(或称残压)就越高。其数值可从产品的U-I曲线上查到。
通流量(最大冲击电流)Imax:按规定的时间间隔和次数,在压敏电阻上施加8/20μs波冲击时,通过的最大电流值称为冲击通流容量,简称通流量。冲击的次数越多,每次冲击的电流就应越小。见技术规格书中的“浪涌寿命次数定额”。
漏电流Ip(μA):压敏电阻在额定直流电压(一般为0.83 U1mA)作用下流过的电流,称为漏电流。
极间电容 :是由压敏电阻的面积大小及压敏电压来决定的,电容的大小会影响压敏电阻器件的响应时间。一般压敏电阻的极间电容大于500PF,因此,通信信号线一般不用它进行保护,因为它会产生信号的损失。
耐冲击能量:压敏电阻瞬间吸收的焦耳能量。它的计算公式为: E=K*Vc*Ip*T 式中: K----是一个常量系数,视不同的脉冲波形而定:K=1 是一种均匀分布的波形,K=1.4为10/1000和8/20μs的波形。 Vc----是最大箝位电压 。   Ip----是最大通流量。   T----是脉冲持续的时间。
使用:
压敏电阻器应该在其额定的参数条件以内工作,否则有可能导致压敏电阻发热劣化、甚至击穿的后果。压敏电阻的失效模式主要为短路,如果短路时间过长,会发生爆炸、起火,损坏周边的部件;也有可能出现开路。
选型:
1. 压敏电阻的工作环境:
应该在技术条件规定的范围以内:
  环境温度:-40C~+85 ℃ ;
  相对湿度:+40±2℃时,最大可达96% ;
  大气压力:达8.5KPa。
2.压敏电压的选取
      取。连续施加在压敏电阻两端的电源电压,不能超过规格表中列出的¡°最大持续工作电压¡±值。
3.还要充分考虑到电网(或电路)工作电压的波动幅度, 选取压敏电阻的压敏电压值时,要留有足够的余量。国内一般的波动幅度为30%。
4.根据电路上可能感应的最大浪涌电流选取压敏电阻的大小。通过压敏电阻的最大浪涌电流不应超过技术规格书中的¡°最大冲击电流¡±值(也就是最大通流量)。考虑到要耐受多次冲击时,应该选用能耐受10次以上冲击的浪涌电流值。
5.压敏电阻的箝位电压必须小于被保护的部件或设备能承受的最大电压(即安全电压)。
6.当浪涌脉冲以很短的间歇重复施加于压敏电阻时,设计师应计算此时的平均功率,并应该使其低于规格表中列出的¡°额定功率¡±。
7.压敏电阻不应该靠近发热或可燃元器件安装,最好要有大于3毫米的间隔,以免损坏其它元器件。
分类:
按外形分:圆形、方形( 34Χ34)。
按圆形的基片直径分:Φ5﹑Φ7﹑Φ9﹑Φ10﹑Φ14﹑Φ20﹑Φ25 Φ32﹑Φ34﹑Φ40﹑Φ53。
按电压分:低 :压敏电压18~82V;   中 :100V~510V;   高 :560V~1800V。
按吸收能量分:标准的和高焦耳的。
压敏电阻的测试方法
(1)测压敏电压时,通过的规定电流为1mA。
(2)最大连续交流电压或直流电压与温度的关系:
竞争对手
国外品牌:西门子(EPCOS),舜全(CNR),维勤(GVR),联顺(ZOV),嵩隆(SAS,VDR),光基(ZNR)
国内品牌:西无二厂(MYG),陕西华星,汕头鸿志(HEL),佛山科星(KVR),贵州飞舸.

   

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