壓敏電阻器

結(jié)構(gòu)——根據(jù)半導(dǎo)體材料的非線性特性制成的。

特性——壓敏電阻器的電壓與電流不遵守歐姆定律，而成特殊的非線性關(guān)系。當(dāng)兩端所加電壓低于標(biāo)稱額定電壓值時，壓敏電阻器的電阻值接近無窮大，內(nèi)部幾乎無電流流過；當(dāng)兩端所加電壓略高于標(biāo)稱額定電壓值時，壓敏電阻器將迅速擊穿導(dǎo)通，并由高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，工作電流也急劇增大；當(dāng)兩端所加電壓低于標(biāo)稱額定電壓值時，壓敏電阻器又恢復(fù)為高阻狀態(tài)；當(dāng)兩端所加電壓超過最大限制電壓值時，壓敏電阻器將完全擊穿損壞，無法再自行恢復(fù)。

作用與應(yīng)用——廣泛應(yīng)用于家用電器及其它電子產(chǎn)品中，起過電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護(hù)半導(dǎo)體元器件等。

壓敏電阻器的種類：   

1） 按結(jié)構(gòu)分類：
● 結(jié)型壓敏電阻器——因電阻體與金屬電極之間的特殊接觸，才具有了非線性特性。
● 體型壓敏電阻器——因電阻體本身的半導(dǎo)體性質(zhì)，才具有了非線性特性。
● 單顆粒層壓敏電阻器
● 薄膜壓敏電阻器

2）按使用材料分類：
● 氧化鋅壓敏電阻器
● 碳化硅壓敏電阻器
● 金屬氧化物壓敏電阻器
● 鍺（硅）壓敏電阻器
● 鈦酸鋇壓敏電阻器

3）按伏安特性分類：
● 對稱型壓敏電阻器（無極性）
● 非對稱型壓敏電阻器（有極性）
⑦ 壓敏電阻器的主要參數(shù)：除標(biāo)稱阻值、額定功率和允許偏差等基本指標(biāo)外，還有如下指標(biāo)：
    1）標(biāo)稱電壓(V)：指通過1mA直流電流時壓敏電阻器兩端的電壓值。
    2）電壓比：指壓敏電阻器的電流為1mA時產(chǎn)生的電壓值與壓敏電阻器的電流為0.1mA時產(chǎn)生的電壓值之比。
    3）最大限制電壓(V)：指壓敏電阻器兩端所能承受的最高電壓值。
    4）殘壓比：通過壓敏電阻器的電流為某一值時，在它兩端所產(chǎn)生的電壓稱為這一電流值的殘壓。殘壓比則是殘壓與標(biāo)稱電壓之比。
    5）通流容量(kA)：通流容量也稱通流量，是指在規(guī)定的條件（規(guī)定的時間間隔和次數(shù)，施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流）下，允許通過壓敏電阻器上的最大脈沖（峰值）電流值。
    6）漏電流(mA)：漏電流也稱等待電流，是指壓敏電阻器在規(guī)定的溫度和最大直流電壓下，流過壓敏電阻器電流。
    7）電壓溫度系數(shù)：指在規(guī)定的溫度范圍（溫度為20℃～70℃）內(nèi)，壓敏電阻器標(biāo)稱電壓的變化率，即在通過壓敏電阻器的電流保持恒定時，溫度改變1℃時，壓敏電阻器兩端電壓的相對變化。
    8）電流溫度系數(shù)：指在壓敏電阻器的兩端電壓保持恒定時，溫度改變1℃時，流過壓敏電阻器電流的相對變化。
    9）電壓非線性系數(shù)：指壓敏電阻器在給定的外加電壓作用下，其靜態(tài)電阻值與動態(tài)電阻值之比。
    10）絕緣電阻：指壓敏電阻器的引出線(引腳)與電阻體絕緣表面之間的電阻值。
    11）靜態(tài)電容量（PF）：指壓敏電阻器本身固有的電容容量。

　　ZnO壓敏電阻實際上是一種伏安特性呈非線性的敏感元件，在正常電壓條件下，這相當(dāng)于一只小電容器，而當(dāng)電路出現(xiàn)過電壓時，它的內(nèi)阻急劇下降并迅速導(dǎo)通，其工作電流增加幾個數(shù)量級，從而有效地保護(hù)了電路中的其它元器件不致過壓而損壞，它的伏安特性是對稱的，如圖(1)a 所示。這種元件是利用陶瓷工藝制成的，它的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)如圖(1)b 所示。微觀結(jié)構(gòu)中包括氧化鋅晶粒以及晶粒周圍的晶界層。氧化鋅晶粒的電阻率很低，而晶界層的電阻率卻很高，相接觸的兩個晶粒之間形成了一個相當(dāng)于齊納二極管的勢壘，這就是一壓敏電阻單元，每個單元擊穿電壓大約為3.5V，如果將許多的這種單元加以串聯(lián)和并聯(lián)就構(gòu)成了壓敏電阻的基體。串聯(lián)的單元越多，其擊穿電壓就超高，基片的橫截面積越大，其通流容量也越大。壓敏電阻在工作時，每個壓敏電阻單元都在承受浪涌電能量，而不象齊納二極管那樣只是結(jié)區(qū)承受電功率，這就是壓敏電阻為什么比齊納二極管能承受大得多的電能量的原因。

壓敏電阻在電路中通常并接在被保護(hù)電器的輸入端，如圖(2)所示。

　　壓敏電阻的Zv與電路總阻抗（包括浪涌源阻抗Zs）構(gòu)成分壓器，因此壓敏電阻的限制電壓為V=VsZv/(Zs+Zv)。Zv的阻值可以從正常時的兆歐級降到幾歐，甚至小于1Ω。由此可見Zv在瞬間流過很大的電流，過電壓大部分降落在Zs上，而用電器的輸入電壓比較穩(wěn)定，因而能起到的保護(hù)作用。圖(3)所示特性曲線可以說明其保護(hù)原理。直線段是總阻抗Zs，曲線是壓敏電阻的特性曲線，兩者相交于點Q，即保護(hù)工作點，對應(yīng)的限制電壓為V，它是使用了壓敏電阻后加在用電器上的工作電壓。Vs為浪涌電壓，它已超過了用電器的耐壓值VL，加上壓敏電阻后，用電器的工作電壓V小于耐壓值VL，從而有效地保護(hù)了用電器。不同的線路阻抗具有不同的保護(hù)特性，從保護(hù)效果來看，Zs越大，其保護(hù)效果就越好，若Zs=0，即電路阻抗為零，壓敏電阻就不起保護(hù)作用了。圖(4)所描述的曲線可以說明Zs與保護(hù)特性之間的關(guān)系。

　　壓敏電阻雖然能吸收很大的浪涌電能量，但不能承受毫安級以上的持續(xù)電流，在用作過壓保護(hù)時必須考慮到這一點。壓敏電阻的選用，一般選擇標(biāo)稱壓敏電壓V1mA和通流容量兩個參數(shù)。
　　1、所謂壓敏電壓，即擊穿電壓或閾值電壓。指在規(guī)定電流下的電壓值，大多數(shù)情況下用1mA直流電流通入壓敏電阻器時測得的電壓值，其產(chǎn)品的壓敏電壓范圍可以從10－9000V不等。可根據(jù)具體需要正確選用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC，式中，Vp為電路額定電壓的峰值。VAC為額定交流電壓的有效值。ZnO壓敏電阻的電壓值選擇是至關(guān)重要的，它關(guān)系到保護(hù)效果與使用壽命。如一臺用電器的額定電源電壓為220V，則壓敏電阻電壓值V1mA=1.5Vp=1.5×313V=470V，V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V，因此壓敏電阻的擊穿電壓可選在470－480V之間。
　　2、所謂通流容量，即最大脈沖電流的峰值是環(huán)境溫度為25℃情況下，對于規(guī)定的沖擊電流波形和規(guī)定的沖擊電流次數(shù)而言，壓敏電壓的變化不超過± 10％時的最大脈沖電流值。為了延長器件的使用壽命，ZnO壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值應(yīng)小于手冊中給出的產(chǎn)品最大通流量。然而從保護(hù)效果出發(fā)，要求所選用的通流量大一些好。在許多情況下，實際發(fā)生的通流量是很難精確計算的，則選用2－20KA的產(chǎn)品。如手頭產(chǎn)品的通流量不能滿足使用要求時，可將幾只單個的壓敏電阻并聯(lián)使用，并聯(lián)后的壓敏電不變，其通流量為各單只壓敏電阻數(shù)值之和。要求并聯(lián)的壓敏電阻伏安特性盡量相同，否則易引起分流不均勻而損壞壓敏電阻。