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压敏电阻原理概述

更新时间:2017-7-7 10:35:34    阅读:331    分享此文章:
本文就氧化锌压敏电阻的原理、特性、正确选用等问题进行简介,并提供一些应用电路实例供各位参考。

ZnO压敏电阻实际上是一种伏安特性呈非线性的敏感元件,在正常电压条件下,这相当于一只小电容器,而当电路出现过电压时,它的内阻急剧下降并迅速导通,其工作电流增加几个数量级,从而有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏,它的伏安特性是对称的,如图(1)a 所示。这种元件是利用陶瓷工艺制成的,它的内部微观结构如图(1)b 所示。微观结构中包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层。氧化锌晶粒的电阻率很低,而晶界层的电阻率却很高,相接触的两个晶粒之间形成了一个相当于齐纳二极管的势垒,这就是一压敏电阻单元,每个单元击穿电压大约为3.5V,如果将许多的这种单元加以串联和并联就构成了压敏电阻的基体。串联的单元越多,其击穿电压就超高,基片的横截面积越大,其通流容量也越大。压敏电阻在工作时,每个压敏电阻单元都在承受浪涌电能量,而不象齐纳二极管那样只是结区承受电功率,这就是压敏电阻为什么比齐纳二极管能承受大得多的电能量的原因。 

 

压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端,如图(2)所示。 

 

压敏电阻的Zv与电路总阻抗(包括浪涌源阻抗Zs)构成分压器,因此压敏电阻的限制电压为V=VsZv/(Zs+Zv)。Zv的阻值可以从正常时的兆欧级降到几欧,甚至小于1Ω。由此可见Zv在瞬间流过很大的电流,过电压大部分降落在Zs上,而用电器的输入电压比较稳定,因而能起到的保护作用。图(3)所示特性曲线可以说明其保护原理。直线段是总阻抗Zs,曲线是压敏电阻的特性曲线,两者相交于点Q,即保护工作点,对应的限制电压为V,它是使用了压敏电阻后加在用电器上的工作电压。Vs为浪涌电压,它已超过了用电器的耐压值VL,加上压敏电阻后,用电器的工作电压V小于耐压值VL,从而有效地保护了用电器。不同的线路阻抗具有不同的保护特性,从保护效果来看,Zs越大,其保护效果就越好,若Zs=0,即电路阻抗为零,压敏电阻就不起保护作用了。图(4)所描述的曲线可以说明Zs与保护特性之间的关系。

 

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