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压力校验仪的欠压保护功能压敏电阻器起了很大作用

 发布时间:2022-12-14 点击量:118

压力校验仪的欠压保护功能压敏电阻器起了很大作用

压敏电阻器

压敏电阻器简称“vsr",是20世纪70年代开发出来的一种对电压变化十分敏感的非线性过电压保护半导体器件。压敏电阻器的电阻值会随着电压的增加而急剧下降,具有限压型伏安特性,可广泛应用于抑制和吸收各种电子及电气电路中存在的过电压信号。由于普通压敏电阻器属于无极性两端过电压保护器件,所以无论是应用于交流电路还是直流电路,只需将其并联在被保护设备的电源输入端或相关元器件的两端,即可达到各种过电压保护目的。

压敏电阻器具有温度系数小,电压范围宽、抑制过电压(或耐浪涌电流)能力强、响应速度快、寿命长、体积小、价格便宜等优点,目前在各种电子、电气设备中得到广泛应用。氧化锌(zno)压敏电阻器是一种的压敏电阻器。

结构及特点

常见压敏电阻器的基本结构如图所示,它采用典型的半导体陶瓷工艺制作。其核心材料为氧化锌(或碳化硅、钛酸钡等),而氧化锌的微观结构中又包括氧化锌晶粒和晶粒周围的晶界层。氧化锌晶粒的电阻率很低,而晶界层的电阻率却很高,晶粒与晶界层的接触面之间形成一个相当于齐纳二极管的势垒,构成一个压敏单元。每个单元的击穿电压大约为3.5v。在压敏电阻器内许许多多的这种单元进行串联和并联,便构成了压敏电阻器的基体。串联的单元越多,其击穿电压就越高;基片的横截面积越大,相当于并联的导电路径越多,其允许通过的电流(通流容量)也越大。压敏电阻器在工作时,每个压敏电阻单元都能承担浪涌能量,也就是说整个电阻体都能承担能量,这不像半导体稳压二极管(齐纳二极管)那样只是结区承受电功率,这就是压敏电阻器为什么比半导体稳压二极管能承受大得多的通过电流,并且吸收能量的原因。

压敏电阻器的伏安特性曲线如图所示。我们知道,普通电阻器两端接上电压时,流过电阻器的电流与所加电压的关系成正比(即遵从欧姆定律),其伏安特性呈线性。但压敏电阻器截然不同,它的伏安特性不遵从欧姆定律,而是呈特殊的非线性关系。当压敏电阻器两端所加电压在标称电压(临界数值)以内时,其电阻值几乎为无穷大,仅有微安级(≤50μa)的电流通过,器件处于高电阻状态;而当其两端的电压超过标称电压后,一个小的电压增量会引起一个大的电流增加,此时电阻值急剧下降,器件处于导通状态,其工作电流可猛增至数十至上千安培(a),而反应时间仅为纳秒(ns)或毫秒(ms)级。只要压敏电阻器的工作状态不超过极限值,则在其两端电压回落至标称电压值以下时,它的电阻值又会恢复到接近无穷大。

图压敏电阻器的基本结构图压敏电阻器的伏安特性曲线

压敏电阻器在国外又被称为“斩波器"、“限幅器"等,我国中国台湾地区还被称为“突波吸收器",这是从其实际用途得名的。利用压敏电阻器的限压特性,可以限制被保护电路自身或外部侵入的异常冲击电压,并可抑制浪涌电流,以保护电路中的元器件不被损坏。例如,当供电网络叠加有过电压脉冲时,若接上合适的压敏电阻器,则过电压峰值波形将会被削平,并被限制在一定的幅度内。又如,在电话机进线的两端并接上合适的压敏电阻器,可起到瞬态过电压保护作用,能够有效防止雷电等对电话机造成的损害。与其他过压保护器件相比,压敏电阻器具有抑制过电压能力强、响应速率快、漏电流小等优点,而且其体积小、可靠性高、价格低廉,因此被广泛应用于各种电子、电气电路中,作为过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等使用。

外形和种类

常见压敏电阻器外形比较单一,如按安装方式不同区分,可分为图所示的插接式和贴片式两大类。大多数插接式压敏电阻器的外形与高压圆片形瓷介电容器的外形非常相似,区别在于压敏电阻器的扁圆片往往显得稍厚一些。

图常用压敏电阻器实物外形

压敏电阻器的种类很多,按其结构不同可分为:体型压敏电阻器(其伏安特性的非线性主要是由电阻体本身的半导体性质形成)、结型压敏电阻器(其非线性主要由电阻体与金属电极间的非欧姆接触形成)、膜状压敏电阻器等。按其材料来分类,可分为氧化锌压敏电阻器、碳化硅压敏电阻器、钛酸钡压敏电阻器、金属氧化物压敏电阻器等。按其伏安特性可分为无极性(对称型)和有极性(非对称型)压敏电阻器。

常用的压敏电阻器几乎全是氧化锌体型压敏电阻器,它是一种具有电压电流对称特性的无极性压敏电阻器。这种产品主要用来保护各种电子产品或组件免于受开关或雷击诱发所产生的“突波"影响,其非线性指数的特性与用途的多样性,以及可以廉价批量生产等优点,使其得到广泛应用。

主要参数

压敏电阻器的参数有标称电压、通流容量、允许误差、漏电流、残压比、电压比、电压(电流)温度系数、电压非线性系数、静态电容量、额定功率等多种,业余制作或维修时只需要掌握以下3项参数即可。

①标称电压(uima)。也称压敏电压、击穿电压或阈值电压,它是指压敏电阻器通过1ma直流电流时,在其两端所施加的电压值。常用uma表示,其单位是伏特(v)。当加到压敏电阻器两端的电压超过标称电压时,压敏电阻器的阻值将会急剧减小。

②通流容量。也称通流量,是指在规定的条件(以规定的时间间隔和次数,施加标准的冲击电流)下,允许通过压敏电阻器上的最大脉冲(峰值)电流值。实际使用时,要求短时间(几微秒至几毫秒)内流过压敏电阻器的最大脉冲(峰值)电流不得超过通流容量。

③漏电流。也称等待电流,是指在压敏电阻器两端加有75%标称电压时,通过压敏电阻器的直流电流。压敏电阻器的漏电流通常小于50μa。该值实际上反映了压敏电阻器在接入电路后,平时所消耗的功率大小。很显然,漏电流越小越好。

型号命名

国产压敏电阻器的型号命名遵循了敏感电阻器(包括光敏电阻器、热敏电阻器、湿敏电阻器、气敏电阻器、力敏电阻器、磁敏电阻器等)的统一命名规则,其型号一般由4部分组成,格式和含义如图所示。第1部分用汉语拼音字母“m"表示“敏感电阻器"。第2部分用汉语拼音字母“y"表示“压敏电阻器"。第3部分用汉语拼音字母表示用途或特征,如“l"表示防雷用、“h"表示灭弧用、“e"表示消噪用、“b"表示补偿用、“c"表示消磁用、“g"表示高压保护用、“m"表示防静电用、“w"表示稳压用、“k"表示高可靠型、“n"表示高能型、“p"表示高频型、“t"表示特殊型、“z"表示组合型等。注意有些通用型产品省略了该部分字母。第4部分用阿拉伯数字表示产品序号,有的在序号的后面还标有标称电压、通流容量、尺寸(如扁圆片电阻体的直径)、电压误差(用字母表示)等。例如:myl1-1型表示防雷用压敏电阻器,其序号为1-1;my31-270/3型表示标称电压为270v、通流容量为3ka的普通压敏电阻器,其序号为31。

表给出了一些常用国产压敏电阻器的型号及性能参数,仅供参考。

图国产压敏电阻器的命名规

常用国产压敏电阻器的性能参数

产品标识

常用压敏电阻器作为一种两端、无极性过压保护器件,其体积越大(扁圆片型产品直径越大),通流容量也就越大。对于不知道通流容量大小的压敏电阻器,通过对比体积大小,并参照表的相关参数,可以判断出通流容量的大小。

通常,压敏电阻器的外壳上都直接标出型号(包括后缀的规格),如图(a)所示。

由于常见压敏电阻器的体积相对于一般的阻容元器件来说都比较大,所以有的产品在其壳体上标出型号的同时,还像图(b)所示的那样,在型号后面单独标出它的重要参数——标称电压和通流容量等。实际中,还有许多通用型压敏电阻器都不标出型号,而只标出产品尺寸、标称电压及其误差等参数,如图(c)所示。注意,图中“361k"的含义为:“361"表示标称电压为36×10'=360v, “k"表示误差为±10%(如果是字母“l",则误差为±15%)。若标注为“360",则表示标称电压为36×10?=36v。

还有一些体积比较小的压敏电阻器,只标出标称电压,如图(d)所示。

图常用压敏电阻器的标注方法

电路符号

压敏电阻器的符号如图左边所示,其图形符号是以普通电阻器符号为基础,增加了一条斜线,并在斜线一端标出斜体字母“u",以明确表示这是一只电阻值与电压相关的压敏电阻器。当同一个电路图中出现多个压敏电阻器时,可按习惯在文字符号“rv"(或r)后面加上数字编号,以示区别。在一些进口电器(主要是日本产品)的图纸中,压敏电阻器常采用图右边所示的符号。

图压敏电阻器的符号


苏公网安备32083102000177号