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壓敏電阻原理概述

更新時間:2017/7/7 10:35:34    閱讀:12323    分享此文章:
本文就氧化鋅壓敏電阻的原理、特性、正確選用等問題進行簡介,并提供一些應用電路實例供各位參考。

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,這相當于一只小電容器,而當電路出現過電壓時,它的內阻急劇下降并迅速導通,其工作電流增加幾個數量級,從而有效地保護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,它的內部微觀結構如圖(1)b 所示。微觀結構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和并聯就構成了壓敏電阻的基體。串聯的單元越多,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區承受電功率,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定,因而能起到的保護作用。圖(3)所示特性曲線可以說明其保護原理。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,即保護工作點,對應的限制電壓為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,從而有效地保護了用電器。不同的線路阻抗具有不同的保護特性,從保護效果來看,Zs越大,其保護效果就越好,若Zs=0,即電路阻抗為零,壓敏電阻就不起保護作用了。圖(4)所描述的曲線可以說明Zs與保護特性之間的關系。

 

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