压敏电阻依赖电阻

介绍

变阻器是可变电阻的合成词。它是一种无源非线性双端固态半导体器件。

压敏电阻提供过电压保护与电流的断路器或熔丝相比,电路和电子电路,这为来自过电流的电路提供保护。压敏电阻通过电压夹紧方法提供保护,该方法类似于其中的电压夹紧方法齐纳二极管

尽管名称变阻器来自术语可变电阻,但是压阻器中的电阻不能手动不同于电位器或变阻器,其中电阻可以在其最大值和最小值之间手动变化。

压敏电阻
压敏电阻

压敏电阻的电阻随施加给它的电压而变化。压敏电阻上电压的变化将导致其电阻的变化,使其成为电压依赖器件。因此又称压敏电阻器电压相关电阻(VDR)

压敏电阻的两个标准符号如下所示。

IEEE压敏电阻的标准符号

IEC压敏电阻的标准符号

通常,压敏电阻由半导体材料制成。压敏电阻的电压和电流特性是非线性的。还有压敏电阻的电压和电流特性适用于DC和AC供应。

从物理上讲,压敏电阻看起来像电容器很多方面。由于相似,压敏电阻通常对电容器混淆。但是,应用明智的电容器不能防止压敏电阻可以的电压浪涌。

意外的高压浪涌对任何电路都可能造成灾难性的后果。因此,利用压敏电阻保护灵敏的电气或电子电路免受高压浪涌和开关尖峰的影响是非常重要的。

压敏电阻的电阻

即使压敏电阻的目的是提供电阻,压敏电阻的操作与电位器或变阻器是不同的。在正常工作条件下,压敏电阻是非常高的。

压敏电阻的功能类似于齐纳二极管的功能,其中允许下阈值的电压不受影响。

变阻器的功能改变aT高工作电压当施加在压敏电阻上的电压大于其额定值时,压敏电阻的有效电阻瀑布大大随着施加给它的电压的增加,它会继续下降。

压敏电阻相对于施加电压的静态电阻曲线如下所示。

vi特点

根据欧姆定律,电阻器的电流电压特性曲线是直线,假设电阻器的值保持恒定。在这种情况下,流过电阻器的电流与施加在电阻器的端部的电压成比例。

对于压敏电阻,电流-电压特性曲线不是一条直线。这是由于压敏电阻的不寻常的电阻行为。对于压敏电阻,施加在它上的电压的微小变化,就会引起流过它的电流发生足够大的变化。

压敏电阻的电流电压特性曲线如下图所示。

从上图所示的电流-电压特性曲线可以清楚地看出,压敏电阻具有双向对称特性。这意味着压敏电阻可以在正弦波的两个方向或极性上工作或工作。压敏电阻的这种功能类似于背对背连接齐纳二极管。

压敏电阻的电流-电压特性曲线显示线性关系当压敏电阻为时,在电流和电压之间没有进行.这是因为流过压敏电阻的电流将保持恒定,且数值非常低。

这是压敏电阻中的漏电流,并且该电流的值是非常少数毫升安培的顺序。其原因是压敏电阻的高电阻。这种小电流将保持恒定,直到施加在压敏电阻上的电压达到压敏电阻的额定电压。

压敏电阻的额定电压也称为钳位电压。压敏电阻的额定电压是其上的电压,其用1mA的指定的DC电流测量,可以通过施加在压敏电阻的端子上施加的DC电压来解释,这允许1毫米安培的电流流过它。.

流过压敏电阻本体的电流取决于用于建造压敏电阻的材料。在这个额定电压水平上,压敏电阻的功能开始改变。

在达到额定电压之前,压敏电阻是绝缘体。当压敏电阻器的外加电压达到额定电压时,压敏电阻器的特性由绝缘状态变为导电状态。

当施加在压敏电阻器上的瞬态电压大于或等于压敏电阻器的额定电压时,压敏电阻器的电阻变得很小。这是因为半导体材料中的雪崩击穿现象。

雪崩击穿是一种电流乘法的形式,允许以前充当绝缘体的材料中的大电流。由于这种情况,流过压敏电阻的小电流迅速上升。

即使流过压敏电阻的电流上升,其上的电压也被限制在压敏电阻的额定电压附近。这意味着压敏电阻器作为一个自我调节器通过或允许更多的电流流过压敏电阻器应用于瞬态电压。

因此,通过压敏电阻的额定电压后,电流-电压曲线成为陡峭的非线性曲线。由于这个特性,一个压敏电阻可以通过在一个非常窄的电压范围内剪掉任何电压尖峰来通过变化很大的电流。

在压敏电阻电容

当施加在压敏电阻上的电压小于额定或箝位电压时,压敏电阻充当的是电容而不是电阻。这一结论的原因是压敏电阻器的主导电面积作为压敏电阻器两端之间的介电体的行为。

两个端子和电介质构成一个电容器。这是有效的,直到电压达到箝位电压。每一个由半导体材料组成的压敏电阻都有一个电容值。这个值取决于压敏电阻的面积,并且与它的厚度成反比。

压敏电阻的电容特性在直流和交流电路中是不同的。在直流电路中,当施加电压低于变阻器的额定电压时,其电容存在,当施加电压接近额定电压时,电容急剧下降。

在交流电路中使用压敏电阻时,频率起着重要的作用。在交流电路中,当压敏电阻工作在其非导电性泄漏区域时,压敏电阻的电容将影响其本体电阻。

压敏电阻通常并联连接到电气或电子设备,以保护它们免受过电压。

因此,压敏电阻的泄漏电阻随着频率的增加而下降。频率与产生的并联电阻之间的关系近似为线性。用该公式可计算交流电抗XC

XC = 1 /(2×π×f×c)= 1 /(2πfc)

这里C是电容f是频率。

因此,随着频率的增加,泄漏电流也会增加。

金属氧化物压敏电阻(MOV)

为了克服基于半导体的变阻器如碳化硅压敏电阻,已经开发了金属氧化物变阻器(MOV)。金属氧化物变阻器是电压依赖性电阻器。它也是一种非线性装置,提供非常好的瞬态电压浪涌保护。

金属氧化物压敏电阻器中的电阻材料主要由压成陶瓷块的氧化锌颗粒组成。这种混合物90%由氧化锌颗粒组成,另外10%由钴、铋和锰等其他金属氧化物组成。

将该混合物夹在两个电极(金属板)之间。填料材料用作氧化锌晶粒的结合剂,使得部件保持完整于两个金属板之间。金属氧化物变阻器的连接引线是径向引线。

金属氧化物压敏电阻
金属氧化物压敏电阻

金属氧化物压敏电阻器是最常用的元件,被用作电压箝位装置,以保护小型或重型设备免受瞬态电压冲击。由于在其结构中使用了金属氧化物,吸收短电压瞬变的能力和能量处理能力是非常高的。

金属氧化物变阻器和碳化硅变阻器的操作非常相似。金属氧化物压敏电阻在额定电压下进行电流,如果施加的电压低于阈值,则停止导通。

碳化硅压敏电阻器和金属氧化物压敏电阻器的主要区别是泄漏电流的量。MOV中泄漏电流在正常工作条件下非常小。

漏漏电流的原因可以解释如下。在金属氧化物变阻器中,两个即时相邻的锌晶粒将在其边界之间形成二极管结。

因此,金属氧化物变阻器可以被认为是并联连接的大量二极管的集合。因此,当电极之间施加微小电压时,在二极管结跨越二极管结的反向漏电流非常小。

当施加电压升高并达到箝位电压时,二极管结由于雪崩击穿和电子隧穿而破裂,允许巨大的电流通过。金属氧化物压敏电阻具有高水平的非线性电流电压特性。

压敏电阻器所能承受的最大浪涌电流取决于瞬态脉冲的宽度和脉冲重复次数。瞬态脉冲的典型宽度在20微秒到50微秒之间。

如果额定峰值脉冲电流不足,就有过热的可能。因此,为了避免电路过热,重要的是迅速消耗从瞬态脉冲吸收的能量。

高压浪涌保护

无论电源是AC还是DC,瞬态电压浪涌都来自许多电源和电路,无论电源如何。这是因为瞬态在电路中产生或从外部源传输到电路中。

电路内产生的瞬态电流可以迅速增加,并可能使电压增加到几千伏特。这些电压尖峰可能会对敏感的电气或电子设备造成严重的问题,因此必须防止在它们之间出现。

一些常见的电压瞬态来源如下:

  • 电感电路中的电压效应Ldi/dt (Ldi/dt)。这种效应是由于变压器的感应线圈和磁化电流的开关。
  • 电力供应激增。
  • 直流电机切换。

压敏电阻通过电源供电连接,以避免电压瞬变。在AC电源的情况下,该连接可以是相位和中性或相位和相位之间的。

在直流电源的情况下,压敏电阻是连接在电源之间的正负极。在直流电子电路中,变阻器可用于电压稳定,以防止过电压脉冲。

压敏电阻的规格

以下是典型压敏电阻的规格。

最大工作电压:它是峰值稳定直流电压或正弦均方根电压,可以连续应用在一个指定的温度。

压敏电阻电压:它是施加特定直流测量电流的压敏电阻两端之间的电压。

钳位电压:它是压敏电阻两端之间的电压,施加一定的冲击电流以获得峰值电压。

冲击电流:流过压敏电阻的最大电流。

最大能量:施加瞬态脉冲时耗散的最大能量。

浪涌转变:浪涌电流产生后电压的变化。

电容:电压小于压敏电阻电压时测量。

漏电流:当处于非导通状态时流过压敏电阻的电流。

响应时间:施加额定电压到从非导电状态过渡到导电状态之间的时间。

压敏电阻的应用程序

压敏电阻被用于几乎所有的重型电路到小型电子设计。压敏电阻为交流和直流电路提供高压浪涌保护。

一些应用程序是

  1. 保护电路免受过电压。下面的电路显示了金属氧化物压敏电阻的连接,以提供单相线路保护。

以下电路类似,除了它还提供地面保护线。

2.在电子电路中,器件对电压的变化非常敏感。因此使用压敏电阻器。下面的电路是一个典型的压敏电阻保护晶体管。

3.为交流或直流电机提供电涌保护。

压敏电阻的限制

当压敏电阻用于瞬态电压浪涌抑制器时,它可能不能为设备提供电源保护。这是因为在这种情况下,压敏电阻的存在将对设备和设备本身造成问题。

压敏电阻不能提供以下保护

  1. 设备启动期间的电流冲击
  2. 短路电流。
  3. 从电压下降或断电。

2回复

  1. 你能解释一下为什么VDRs总是与继电器触点并联,而不是与电感负载并联吗?

    我读到一个常见的VDR故障模式是闭路的,所以与继电器接点并联乍一看似乎不明智。

    为什么把VDR和负载并联起来就不那么有效、更安全呢?

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