什麼是壓敏電阻器,壓敏電阻器基本知識

什麼是壓敏電阻器及其分類與參數?
壓敏電阻器簡稱VSR，是一種對電壓敏感的非線性過電壓保護半導體元件。它在電路中用文字元號“RV”或“R”表示，圖1-21是壓敏電阻器的電路圖形符號。

（一）壓敏電阻器的種類
壓敏電阻器可以按結構、製造過程、使用材料和伏安特性分類。
1．按結構分類 壓敏電阻器按其結構可分為結型壓敏電阻器、體型壓敏電阻器、單顆粒層壓敏電阻器和薄膜壓敏電阻器等。

2．按使用材料分類 壓敏電阻器按其使用材料的不同可分為氧化鋅壓敏電阻器、碳化硅壓敏電阻器、金屬氧化物壓敏電阻器、鍺（硅）壓敏電阻器、鈦酸鋇壓敏電阻器等多種。
3．按其伏安特性分類 壓敏電阻器按其伏安特性可分為對稱型壓敏電阻器（無極性）和非對稱型壓敏電阻器（有極性）。
（二）壓敏電阻器的結構特性與作用
1．壓敏電阻器的結構特性 壓敏電阻器與普通電阻器不同，它是根據半導體材料的非線性特性製成的。
圖1-22是壓敏電阻器外形，其內部結構如圖1-23所示。




普通電阻器遵守歐姆定律，而壓敏電阻器的電壓與電流則呈特殊的非線性關係。當壓敏電阻器兩端所加電壓低於標稱額定電壓值時，壓敏電阻器的電阻值接近無窮大，內部幾乎無電流流過。當壓敏電阻器兩端電壓略高於標稱額定電壓時，壓敏電阻器將迅速擊穿導通，並由高阻狀態變為低阻狀態，工作電流也急劇增大。當其兩端電壓低於標稱額定電壓時，壓敏電阻器又能恢復為高阻狀態。當壓敏電阻器兩端電壓超過其最大限制電壓時，壓敏電阻器將完全擊穿損壞，無法再自行恢復。
2．壓敏電阻器的作用與應用 壓敏電阻器廣泛地應用在家用電器及其它電子產品中，起過電壓保護、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈衝、限幅、高壓滅弧、消噪、保護半導體元器件等作用。
圖1-24是壓敏電阻器的典型應用電路。


（三）壓敏電阻器的主要參數
壓敏電阻器的主要參數有標稱電壓、電壓比、最大控制電壓、殘壓比、通流容量、漏電流、電壓溫度係數、電流溫度係數、電壓非線性係數、絕緣電阻、靜態電容等。
1．壓敏電壓： 所謂壓敏電壓，即擊穿電壓或閾值電壓。指在規疾電流下的電壓值，大多數情況下用1mA直流電流通入壓敏電阻器時測得的電壓值，其產品的壓敏電壓範圍可以從10－9000V不等。可根據具體需要正確選用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC，式中，Vp為電路額定電壓的峰值。VAC為額定交流電壓的有效值。ZnO壓敏電阻的電壓值選擇是至關重要的，它關係到保護效果與使用壽命。如一台用電器的額定電源電壓為220V，則壓敏電阻電壓值V1mA=1.5Vp=1.5×1.414×220V=476V，V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V，因此壓敏電阻的擊穿電壓可選在470－480V之間。MYG05K規疾通過的電流為0.1mA，MYG07K、MYG10K、MYG14K、MYG20K標稱電壓是指通過1mA直流電流時，壓敏電阻器兩端的電壓值。
2．最大允許電壓（最大限制電壓）：此電壓分交流和直流兩種情況，如為交流，則指的是該壓敏電阻所允許加的交流電壓的有效值，以ACrms表示，所以在該交流電壓有效值作用下應該選用具有該最大允許電壓的壓敏電阻，實際上V1mA與ACrms間彼此是相互關聯的，知道了前者也就知道了後者，不過ACrms對使用者更直接，使用者可根據電路工作電壓，可以直接按ACrms來選取合適的壓敏電阻。在交流迴路中，應當有：min(U1mA) ≥(2.2～2.5)Uac，式中Uac為迴路中的交流工作電壓的有效值。上述取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中應用時，有適當的安全裕度。對直流而言在直流迴路中，應當有：min(U1mA) ≥(1.6～2)Udc，式中Udc為迴路中的直流額定工作電壓。在交流迴路中，應當有：min(U1mA) ≥(2.2～2.5)Uac，式中Uac為迴路中的交流工作電壓的有效值。上述取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中應用時，有適當的安全裕度。在信號迴路中時，應當有：min(U1mA)≥(1.2～1.5)Umax，式中Umax為信號迴路的峰值電壓。壓敏電阻的通流容量應根據防雷電路的設計指標來定。一般而言，壓敏電阻的通流容量要大於等於防雷電路設計的通流容量。
3．通流容量： 所謂通流容量，即最大脈衝電流的峰值是環境溫度為25℃情況下，對於規疾的衝擊電流波形和規疾的衝擊電流次數而言，壓敏電壓的變化不超過± 10％時的最大脈衝電流值。為了延長器件的使用壽命，ZnO壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值應小於手冊中給出的產品最大通流量。然而從保護效果出發，要求所選用的通流量大一些好。在許多情況下，實際發生的通流量是很難精確計算的。簡單的講-通流容量也稱通流量，是指在規疾的條件（以規疾的時間間隔和次數，施加標準的衝擊電流）下，允許通過壓敏電阻器上的最大脈衝（峰值）電流值。一般過壓是一個或一系列的脈衝波。實驗壓敏電阻所用的衝擊波有兩種，一種是為8/20μs波，即通常所說的波頭為8μs波尾時間為20μs的脈衝波，另外一種為2ms的方波，如下圖所示：


4．最大限制電壓： 最大限制電壓是指壓敏電阻器兩端所能承受的最高電壓值，它表示在規疾的衝擊電流Ip通過壓敏電阻時次兩端所產生的電壓此電壓又稱為殘壓，所以選用的壓敏電阻的殘壓一定要小於被保護物的耐壓水平Vo,否則便達不到可靠的保護目的，通常衝擊電流Ip值較大，例如2.5A或者10A，因而壓敏電阻對應的最大限制電壓Vc相當大，例如MYG7K471其Vc=775(Ip=10A時)。
5．最大能量(能量耐量)： 壓敏電阻所吸收的能量通常按下式計算W=kIVT(J)
其中I——流過壓敏電阻的峰值
V——在電流I流過壓敏電阻時壓敏電阻兩端的電壓
T——電流持續時間