壓敏電阻工作原理05559

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1、壓敏電阻工作原理、常見的技術(shù)問題分析壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。壓皺電阻的主耍參數(shù)有：壓墩電壓、通流容量、結(jié)電容、響應(yīng)時(shí)間等。壓敏電阻的響應(yīng)時(shí)間為ns級(jí)，比空氣放電管快，比TVS管稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過電壓保護(hù)其響應(yīng)速度可以滿足要求。壓敏電阻的結(jié)電容一般在幾百到幾TpF的數(shù)量級(jí)范圍，很多情況下不宜直接應(yīng)用在高頻信號(hào)線路的保護(hù)中，應(yīng)用在交流電路的保護(hù)中時(shí)，因?yàn)槠浣Y(jié)電容較大會(huì)增加漏電流，在設(shè)計(jì)防護(hù)電路時(shí)需耍充分考慮。壓敏電阻

2、的通流容量較大，但比氣體放電管小。壓敏電阻的壓敏電壓(min(UlmA))、通流容量是電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的。在直流回路屮，應(yīng)當(dāng)有：n)in(UlmA)>(1.8?2)Udc,式屮Ude為回路屮的直流額定工作屯壓。在交流回路中，應(yīng)當(dāng)有：min(UlmA)>(2.2?2.5)Uac,式中Uac為回路中的交流工作電壓的有效值。上述取值原則主耍是為了保證壓敏電阻在電源電路屮應(yīng)用時(shí)，冇適當(dāng)?shù)陌踩６?。在信?hào)回路屮時(shí)，應(yīng)當(dāng)冇：min(UlmA)N(1.2?1.5)Umax,式中Umax為信號(hào)冋路的峰值電壓。壓敏電阻的通流容量應(yīng)根據(jù)防雷電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)來(lái)定。一般而言，壓敏電阻的

3、通流容量要大于等于防雷電路設(shè)計(jì)的通流容量。壓墩電阻主要可用丁?直流電源、交流電源、低頻信號(hào)線路、帶饋電的犬饋線路。壓敏電阻的失效模式主耍是短路，當(dāng)通過的過電流太大時(shí)，也可能造成閥片被炸裂而開路。壓敏電阻使用壽命較短，多次沖擊后性能會(huì)下降。因此由壓敏電阻構(gòu)成的防雷器長(zhǎng)吋間使用后存在維護(hù)及更換的問題。在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，為了追求較小的安裝面積，壓敏電阻做成疊層型，稱為Multi-layerVaristor(MLV),其結(jié)構(gòu)與疊層型的瓷片電容(MLCC)完全相同，只是叉指電極間的材料不是普通的陶瓷電介質(zhì)，而是ZnO壓敏材料。也因?yàn)槿绱?MLV都是具有一定的電容特性的，甚

4、至可以根據(jù)需要定制具有某種容量的MLV,這對(duì)于防護(hù)設(shè)計(jì)屮兼顧EMI設(shè)計(jì)是非常有利的。曲于做成疊層結(jié)構(gòu)后，MLV的電極寄生電感非常小，因此其反應(yīng)速度與TVS不相伯仲，甚至比某些采用Bonding結(jié)構(gòu)的TVS的速度還要快。在電流容量上，得益丁?疊層結(jié)構(gòu)，MLV的通流能力也要比相同體積的TVS大得多。MLV的鉗位特性曲線不如TVS陡峭，不能實(shí)現(xiàn)精確的鉗位；MLV在多次大屯流沖擊后，性能會(huì)出現(xiàn)一定程度的退化，主要表現(xiàn)是漏電流增人，鉗位電壓冇所變化。不過，如果MLV僅用于ESD防護(hù)，上述兩個(gè)缺點(diǎn)對(duì)防護(hù)效杲的影響是很小的。這也是為什么MLV能在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)威大行。氧化鋅

5、壓敏電阻與被保護(hù)的電器設(shè)備或者元器件并聯(lián)使用。當(dāng)電路中岀現(xiàn)雷電過電壓或瞬態(tài)操作電壓VS吋，壓敏電阻器和被保護(hù)的設(shè)備及元器件同吋承受VS,出于壓敏電阻器響應(yīng)速度很快，它以納秒級(jí)時(shí)間迅速呈現(xiàn)優(yōu)良非線形導(dǎo)電特性，此時(shí)壓墩電阻器兩端電壓迅速下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于VS,這樣被保護(hù)的設(shè)備及元器件上實(shí)際承受的電壓就遠(yuǎn)低于過電壓VS,從而使設(shè)備及元器件免遭過電壓的沖擊.一、壓散電阻的安全性問題：在以往的應(yīng)用屮，跨接在電源線上的壓敏電阻器出現(xiàn)過起火燃燒，危機(jī)臨近其它元器件的事故。對(duì)此，制造者和使用者共同進(jìn)行了大量研究和分析工作，采取了相應(yīng)的對(duì)策，極大地降低了這類事故的概率，但尚未杜絕，因此

6、，壓敏電阻的使用安全性仍是個(gè)值得重視、需要繼續(xù)研究解決的課題。壓皺電阻起火燃燒的表觀現(xiàn)象，大體上可分為老化失效和暫態(tài)過電壓破壞兩種類型。①老化失效，這是指電阻休的低阻線性化逐步加劇，漏電流惡性增加且集中流入薄弱點(diǎn)，薄弱點(diǎn)材料融化，形成lkQ左右的短路孔后，電源繼續(xù)推動(dòng)一個(gè)較大的電流灌入短路點(diǎn)，形成高熱而起火。這種事故通?？梢酝ㄟ^一個(gè)與壓敏電阻吊聯(lián)的熱熔接點(diǎn)來(lái)避免。熱熔接點(diǎn)應(yīng)與電阻體有良好的熱耦合，當(dāng)最大沖擊電流流過時(shí)不會(huì)斷開，但當(dāng)溫度超過電阻體上限工作溫度時(shí)即斷開。研究結(jié)果表明，若壓敏電阻存在著制造缺陷，易發(fā)生早期失效，強(qiáng)度不大的電沖擊的多次作用,也會(huì)加速老化過程

7、，使老化失效提早出現(xiàn)。②暫態(tài)過電壓破壞，這是指較強(qiáng)的暫態(tài)過電壓使電阻體穿孔，導(dǎo)致更大的電流而高熱起火。整個(gè)過程在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，以至電阻體上設(shè)置的熱熔接點(diǎn)來(lái)不及熔斷。在三相電源保護(hù)屮，N-PE線Z間的壓敏電阻器燒壞起火的事故概率較高，多數(shù)是屬于這一種情況。相應(yīng)的對(duì)策集中在壓敏電阻損壞后不起火。一些壓敏電阻的應(yīng)用技術(shù)資料屮，推薦與壓敏電阻串聯(lián)電流熔絲（保險(xiǎn)絲）進(jìn)行保護(hù)。二、壓散電阻的連接線問題將壓敏電阻接入電路的連接線要足夠粗，推薦的連接線的尺寸注：接地線為5.5mm2以上連接線要盡可能短，且走直線，因?yàn)闆_擊電流會(huì)在連接線電感上產(chǎn)生附加電壓，使被保護(hù)設(shè)備兩端的限制電

8、壓升高。壓