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1、什么是“壓敏電阻”
“電壓敏感電阻是中國(guó)大陸的術(shù)語,意思是“電阻值隨電壓在一定范圍內(nèi)的電流和電壓變化”,或者“電阻值對(duì)電壓敏感”。相應(yīng)的英文名稱是vagedentientresistor縮寫為vdr。
壓敏電阻的電阻體材料是半導(dǎo)體,所以它是一種半導(dǎo)體電阻。現(xiàn)在廣泛
使用的“氧化鋅”(ZnO)變阻器,其主體材料由二價(jià)元素(Zn)和六價(jià)元素氧(o)構(gòu)成。所以從材料的角度來看,氧化鋅壓敏電阻是一個(gè)二氧化六氧化物半導(dǎo)體。
在中國(guó)臺(tái)灣,壓敏電阻以其用途而命名,稱為“喘振吸收器”。根據(jù)用途,電壓敏感電阻器有時(shí)被稱為“電擊(浪涌)抑制器(吸收器)”。
2、壓敏電阻電路的“安全閥”作用
壓敏電阻有什么用?壓敏電阻的最大特點(diǎn)是,當(dāng)加入到它的電壓低于它的閾值“UN”時(shí),流經(jīng)它的電流是最小的,相當(dāng)于封閉閥,當(dāng)電壓超過UN時(shí),流經(jīng)它的電流會(huì)急劇增加,相當(dāng)于閥門的開口。使用此功能,可以抑制電路中經(jīng)常出現(xiàn)的異常過壓,并保護(hù)電路免受過壓損壞。
3、應(yīng)用類型
根據(jù)使用情況的不同,應(yīng)用變阻器的目的、作用于變阻器的電壓/電流應(yīng)力也不同,因此對(duì)變阻器的要求也不同,要注意區(qū)別這種不同對(duì)正確的使用是很重要的。
根據(jù)使用目的,壓敏電阻可分為兩類:
①保護(hù)用壓敏電阻;
②電路功能用壓敏電阻。
3.1保護(hù)用壓敏電阻
(1)為區(qū)分電源保護(hù)或信號(hào)線與數(shù)據(jù)線保護(hù)電壓敏感電阻,應(yīng)符合不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
(2)根據(jù)施加在變阻器上的連續(xù)工作電壓的不同,跨線變阻器可分為交流變阻器和DC變阻器兩種。壓敏電阻在這兩種電壓應(yīng)力下的老化特性不同。
(3)根據(jù)電壓敏感電阻引起異常過電壓的不同特點(diǎn),電壓敏感電阻可分為抑制型、高功率型和高能型三種類型。
浪涌抑制型:指用于抑制瞬態(tài)過電壓(如雷電過電壓和操作過電壓)的電壓敏感電阻。這種瞬態(tài)過電壓的發(fā)生是隨機(jī)的和非周期性的,并且電流和電壓的峰值可能很大。大多數(shù)壓敏電阻都屬于這一類。
高功率型:指用于吸收周期性出現(xiàn)的連續(xù)脈沖群的壓敏電阻器,如與開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器并聯(lián)的壓敏電阻器,其中脈沖電壓周期性出現(xiàn),周期表明能量值一般可以計(jì)算,電壓峰值不大,但由于出現(xiàn)頻率高,平均功率相當(dāng)大。
高能型:是指用于吸收發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈、提升電磁網(wǎng)線圈等大電感線圈磁能電壓敏感電壓裝置,為此類應(yīng)用,主要技術(shù)指標(biāo)是能量吸收能力。
變阻器的保護(hù)功能在大多數(shù)用途中可以重復(fù)多次,但也可以是像電流熔斷器那樣的“一次性”保護(hù)設(shè)備。例如,一個(gè)短路接觸壓敏電阻些電流變壓器負(fù)載連接。
3.2電路功能用壓敏電阻
變阻器主要用于瞬態(tài)過電壓保護(hù),但其伏安特性類似于半導(dǎo)體穩(wěn)壓管,也使其具有多種電路元件功能,如可用作:
(1)直流高壓小電流穩(wěn)定電壓元件的穩(wěn)定電壓可達(dá)數(shù)千伏,而硅穩(wěn)定電壓管不能達(dá)到穩(wěn)定電壓。
(2)電壓波動(dòng)檢測(cè)元件。
(3)直流電瓶移位元件。
(4)均壓元件。
(5)熒光啟動(dòng)元件。
4、保護(hù)用壓敏電阻的基本性能
(1)保護(hù)特性。當(dāng)沖擊源的沖擊強(qiáng)度(或沖擊電流Isp=Usp/Zs)不超過規(guī)定值時(shí),變阻器的極限電壓不允許超過受保護(hù)物體能夠承受的沖擊耐受電壓(Urp)。
(2)抗沖擊,即壓敏電阻本身應(yīng)能夠承受規(guī)定的沖擊電流、沖擊能和多次沖擊時(shí)的平均功率。
(3)生命有兩個(gè)特征。一個(gè)是連續(xù)工作電壓壽命,即變阻器應(yīng)該能夠在規(guī)定的環(huán)境溫度和系統(tǒng)電壓條件下工作規(guī)定的時(shí)間(小時(shí))。第二個(gè)是沖擊壽命,即特定沖擊可持續(xù)的次數(shù)。
(4)變阻器進(jìn)入系統(tǒng)后,不僅會(huì)起到“安全閥”保護(hù)的作用,還會(huì)帶來一些附加效應(yīng),即所謂的“二次效應(yīng)”。不應(yīng)降低系統(tǒng)的正常工作性能。主要考慮三個(gè)因素:一是壓電電阻本身的電容(幾萬到幾萬pf),二是系統(tǒng)電壓下的漏電流,二是壓電電阻的非線性電流通過源阻抗耦合對(duì)其他電路的影響。