壓敏電阻定義:
壓敏電阻"是一種具有非線性伏安特性的電阻器件(無極性),主要用于在電路承受過壓時進行電壓鉗位,吸收多餘的電流以保護敏感器件。英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡寫為“VDR”, 或者叫做“Varistor"。
工作原理:
壓敏電阻是一種限壓型保護器件。利用壓敏電阻的非線性特征,當過電壓出現在非線性壓敏電阻兩端時,壓敏電阻可以将電壓鉗位在一個相對固定的電壓值,從而實現對後級電路的保護。具體實現過程理解:當加在壓敏電阻兩端的電壓低于其阈值電壓時,流過它的電流極小,它相當于一個阻值無窮大的電阻。也就是說當加在它上面的電壓低于其阈值時,它相當于一個斷開的開關。當加在壓敏電阻兩端的電壓高于其阈值電壓時,流過它的電流激增,它相當于一個阻值無窮小的電阻。也就是說當加在它上面的電壓高于其阈值時,它相當于一個閉合的開關。
主要作用:
壓敏電阻主要應用于雷擊、浪湧等的瞬态過電壓保護。
失效模式:
壓敏電阻會在所加電壓過大時短路。壓敏電阻承受高壓出現雪崩擊穿後會使壓敏電阻充當分流器,基于這一特性,可防止在未檢測到保護電路故障時,可能導緻的負載損壞。使用壓敏電阻時,請務必選擇對重複浪湧具有重複耐久性的壓敏電阻。
怎樣測試其好壞?
使用耐壓測試儀,測試出不超過标稱值的±10%即可。
壓敏電阻實物圖及常見的原理圖符号
左側壓敏電阻實物是我們經常可以看到的(常見藍色和黃色),我們要理解上面對我們有用的信息,如上左圖,10D471K,10D是壓敏電阻尺寸的一種表示方法,表示圓形外徑時10mm;471代表壓敏電阻電壓值的表示,471表示47*10^1=470V,K代表誤差。
常見的誤差代碼
壓敏電阻的電阻體材料也是半導體,因此壓敏電阻也是一半導體電阻器的一個品種。
壓敏電阻常用基本參數
以上圖 05D180K型号參數為例說明
1、Maximum Allowable Voltage(最大連續工作電壓):
需要略低于壓敏電壓值,不然最大連續電壓在壓敏電壓值附近會影響壓敏電阻的使用壽命。
2、Varistor Voltage(@1mA DC)(壓敏電壓):
指通過規定持續時間的脈沖電流(一般為1mA 持續時間一般小于400mS)時壓敏電阻器兩端的電壓值即在1mA的時候施加直流電壓,當超過18V時,電壓鉗位在18V。
3、Clamping Voltage@Test Current(@8/20µs)(最大限制電壓):
在壓敏能承受的最大脈沖峰值電流Ip及規定波形下壓敏電阻兩端電壓峰值,即當超過40V施加1A電流,該壓敏電阻是會被損壞的。
4、Maximum Energy(@10/1000µs)(最大能量):
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電流
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
k---電流I的波形系數
注:2ms的方波 k=1
8/20us波 k=1.4
10/1000us波 k=1.4
5、Maximum Peak Current(@8/20µs)(最大峰值電流):
以特定的脈沖電流(8/20us波形)沖擊壓敏電阻器一次或兩次(每次間隔5分鐘), 使的壓敏電壓變化仍在10%以内的最大沖擊電流。
6、Rated Power(額定功率):
指壓敏電阻能夠承受規定波形的沖擊電流沖擊一次的最大能量,并且沖擊後壓敏電壓變化率不大于10%。
7、Typical Capacitance(@1KHz):
壓敏電阻的結電容一般為幾百到幾千皮法(pF),因為其結電容較大會增加漏電流,在設計防護電路時需要充分考慮。很多情況下,不宜直接應用在高頻信号線路的保護中。
電容大小會影響信号響應時間。壓敏電阻的響應時間為納秒級,用于電力電子裝置的過電壓保護,其響應速度可以滿足要求。
注:8/20us、10/1000us示意圖
典型應用電路:
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