压敏电阻基础知识及应用详解

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1、压敏电阻(VARISTOR)一.压敏电阻组成压敏电阻是由电子级粉体材料一氧化锌、氧化铋、氧化锑、氧化钴、氧化锰、氧化镍、氧化铬等多种氧化物合成的,其中,氧化锌的含量最高（约90％）,是主基料;其它各种过渡金属氧化物的含量相差很大,较多的占百分之几,较小的仅有十万分之几,被称为添加剂;压敏电阻就是由主基料和添加剂按照配方一一称好后,经球磨、喷雾造粒、干压成型、排胶、烧结、表面金属化、插片、包封、打标等一系列标准的精细电子陶瓷和通用元件工艺制造而成的.故压敏电阻可以定义为:压敏电阻是由在电子级ZnO粉末基料中掺入少量的

2、电子级Bi2O3、Co2O3、MnO2、Sb2O3、TiO2、Cr2O3、Ni2O3等多种添加剂,经混合、成型、烧结等工艺过程制成的精细电子陶瓷;它具有电阻值对外加电压敏感变化的特性,主要用于感知、限制电路中可能出现的各种瞬态过电压、吸收浪涌能量.二.压敏电阻的应用原理压敏电阻是一种具有瞬态电压抑制功能的元件,可以用来替代瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容的组合.压敏电阻可以对IC及其它设备的电路进行保护,防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流而造成对它们的损坏.使用时只需将压敏电阻并接于被保护的IC或设备电路上,当电压

3、瞬间高于某一数值时,压敏电阻的阻值迅速下降,导通大电流,从而保护IC或电器设备;当电压低于压敏电阻工作电压时,压敏电阻阻值极高,接近开路,因而不会影响器件或电器设备的正常工作.三.压敏电阻的伏安特性压敏电阻伏安特性曲线可知分为三个区域预击穿区(J=0~10-5A/cm2)、击穿区J=10-5~10A/cm2）、回升区（J>10A/cm2）预击穿区的V/I特性呈现lgJ∝E1/2的关系击穿区的特性呈观lgJ∝lgE的关系J=(E/K)α或I=(U/K)α式中K为常数,α表示击穿区的非线性系数.回升区的特性呈现J∝E的

4、欧姆关系四.压敏电阻电气参数◆压敏電阻电压UN(varistorvoltage)和直流参考电流I0压敏电阻在其V/I特性曲线的预击穿区内有一个拐点,这个拐点对应着一个特定的拐点电压和一个特定的拐点电流;当外加电压高于这个拐点电压,压敏电阻就进入“导通＂状态(电阻值变小);当外加电压低于这个拐点电压,压敏电阻就进入了“截止＂状态(电阻值变大).压敏电阻的最重要的特性就是电阻值随外加电压敏感变化,V/I特性曲线中的拐点电压最能反应压敏电阻的这一重要特性,因此我们可以将拐点电压理解为压敏电阻的压敏电压UN(导通和截止两种

5、状态之间的临界电压).由于压敏电阻是一种内部不完全均匀的陶瓷元件,即使是同一规格的压敏电阻,每只元件的拐点电流都不尽相同.为了标准化的需要,国际电工委员会（IEC）人为规定了两个测量压敏电阻拐点的直流参考电流I0－1mA和0.1mA.目前几乎所有的压敏电阻生产商都使用U1mA或U0.1mA来表示压敏电压.◆最大连续工作电压MCOV（maximumcontinuousoperatingvoltage）由于压敏电阻具有正反向对称的伏安特性,因此它既可以应用于直流电路,也可以用于交流电路,最大连续工作电压MCOV指的是压

6、敏电阻在应用时能长期承受的最大直流电压UDC或最大交流电压有效值URMS.压敏电阻有一个非常特殊的特性:长期的静态功率很小,而瞬间的动态功率很大.由于压敏电阻的静态功率很小,因此施加在压敏电阻两端的长期工作电压绝对要小于其压敏电压UN,否则压敏电阻将因不堪重负而烧毁.如压敏电阻用于交流电路,确定URMS的原则是:最大连续交流工作电压的峰值(1.41URMS)不大于压敏电压UN的公差(±10％)下限值,用公式表达则为:U×90%NU≤≈0.64URMSN2如压敏电阻用于直流电路,确定UDC的原则是:压敏电阻在UDC作

7、用下的功耗与其在URMS作用下的功耗大体相等或略小与其在URMS作用下的功耗,以此得出的经验公式为:U≈1.3U或U≈0.83UDCRMSDCN◆漏电流IL(leakagecurrent)压敏电阻在不导通的情况下会在正常工作电压的驱动下产生一定量的泄漏电流(简称漏电流).IEC对漏电流IL较为普遍的定义是:环境温度25℃时,在压敏电阻上施加其所属规格的最大连续直流工作电压UDC,流过压敏电阻的直流电流.◆非线性指数α(Non-linearCoefficient)非线性指数α是一个元件的电阻值是否随电压或电流变化和变

8、化是否敏感的标志.一般电阻器(线性电阻器)就是α取值为1时的压敏电阻器.几何意义为:以双对数坐标法绘制的V/I特性曲线的斜率的倒数.IEC规定:IEC规定的非线性指数实际上只能表示压敏电阻在0.1mA~1mA或0.01mA~0.1mA之间的平均非线性指数.由于击穿区的特性接近于直线,而且上述电流区域处于击穿区内,因此IEC规定的非线性指数可以近似地表示压敏电