壓敏電阻器的應用

壓敏電阻標稱參數

　　壓敏電阻用字母“MY”表示，如加J為家用，后面的字母W、G、P、L、H、Z、B、C、N、K分別用于穩壓、過壓保護、高頻電路、防雷、滅弧、消噪、補償、消磁、高能或高可靠等方面。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電流，在用作過壓保護時必須考慮到這一點。壓敏電阻的選用，一般選擇標稱壓敏電壓V1mA和通流容量兩個參數。

壓敏電阻的測量： 壓敏電阻一般并聯在電路中使用，當電阻兩端的電壓發生急劇變化時，電阻短路將電流保險絲熔斷，起到保護作用。壓敏電阻在電路中，常用于電源過壓保護和穩壓。測量時將萬用表置10k檔，表筆接于電阻兩端，萬用表上應顯示出壓敏電阻上標示的阻值，如果超出這個數值很大，則說明壓敏電阻已損

　　1、所謂壓敏電壓，即擊穿電壓或閾值電壓。指在規定電流下的電壓值，大多數情況下用1mA直流電流通入壓敏電阻器時測得的電壓值，其產品的壓敏電壓范圍可以從10－9000V不等。可根據具體需要正確選用。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重要的，它關系到保護效果與使用壽命。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××220V=476V，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境溫度為25℃情況下，對于規定的沖擊電流波形和規定的沖擊電流次數而言，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小于手冊中給出的產品最大通流量。然而從保護效果出發，要求所選用的通流量大一些好。在許多情況下，實際發生的通流量是很難精確計算的，則選用2－20KA的產品。如手頭產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使用，并聯后的壓敏電不變，其通流量為各單只壓敏電阻數值之和。要求并聯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。

壓敏電阻器的應用原理

　　壓敏電阻器是一種具有瞬態電壓抑制功能的元件，可以用來代替瞬態抑制二極管、齊納二極管和電容器的組合。壓敏電阻器可以對IC及其它設備的電路進行保護，防止因靜電放電、浪涌及其它瞬態電流（如雷擊等）而造成對它們的損壞。使用時只需將壓敏電阻器并接于被保護的IC或設備電路上，當電壓瞬間高于某一數值時，壓敏電阻器阻值迅速下降，導通大電流，從而保護IC或電器設備；當電壓低于壓敏電阻器工作電壓值時，壓敏電阻器阻值極高，近乎開路，因而不會影響器件或電器設備的正常工作。

壓敏電阻的選用

　　選用壓敏電阻器前，應先了解以下相關技術參數：標稱電壓是指在規定的溫度和直流電流下，壓敏電阻器兩端的電壓值。漏電流是指在25℃條件下，當施加最大連續直流電壓時，壓敏電阻器中流過的電流值。等級電壓是指壓敏電阻中通過8／20等級電流脈沖時在其兩端呈現的電壓峰值。通流量是表示施加規定的脈沖電流（8／20μs）波形時的峰值電流。浪涌環境參數包括最大浪涌電流Ipm（或最大浪涌電壓Vpm和浪涌源阻抗Zo）、浪涌脈沖寬度Tt、相鄰兩次浪涌的最小時間間隔Tm以及在壓敏電阻器的預定工作壽命期內，浪涌脈沖的總次數N等。

3.1 標稱電壓選取

　　一般地說，壓敏電阻器常常與被保護器件或裝置并聯使用，在正常情況下，壓敏電阻器兩端的直流或交流電壓應低于標稱電壓，即使在電源波動情況最壞時，也不應高于額定值中選擇的最大連續工作電壓，該最大連續工作電壓值所對應的標稱電壓值即為選用值。對于過壓保護方面的應用，壓敏電壓值應大于實際電路的電壓值，一般應使用下式進行選擇：
VmA＝av／bc

　　式中：a為電路電壓波動系數，一般取1.2；v為電路直流工作電壓（交流時為有效值）；b為壓敏電壓誤差，一般取0.85；c為元件的老化系數，一般取0.9；

　　這樣計算得到的VmA實際數值是直流工作電壓的1．5倍，在交流狀態下還要考慮峰值，因此計算結果應擴大1．414倍。另外，選用時還必須注意：

　　(1) 必須保證在電壓波動最大時，連續工作電壓也不會超過最大允許值，否則將縮短壓敏電阻的使用壽命；

　　(2) 在電源線與大地間使用壓敏電阻時，有時由于接地不良而使線與地之間電壓上升，所以通常采用比線與線間使用場合更高標稱電壓的壓敏電阻器。

　　壓敏電阻所吸收的浪涌電流應小于產品的最大通流量。

應 用

　　電路浪涌和瞬變防護時的電路。對于壓敏電阻的應用連接，大致可分為四種類型：

　　第一種類型是電源線之間或電源線和大地之間的連接，作為壓敏電阻器，最具有代表性的使用場合是在電源線及長距離傳輸的信號線遇到雷擊而使導線存在浪涌脈沖等情況下對電子產品起保護作用。一般在線間接入壓敏電阻器可對線間的感應脈沖有效，而在線與地間接入壓敏電阻則對傳輸線和大地間的感應脈沖有效。若進一步將線間連接與線地連接兩種形式組合起來，則可對浪涌脈沖有更好的吸收作用。

　　第二種類型為負荷中的連接，它主要用于對感性負載突然開閉引起的感應脈沖進行吸收，以防止元件受到破壞。一般來說，只要并聯在感性負載上就可以了，但根據電流種類和能量大小的不同，可以考慮與R－C串聯吸收電路合用。

　　第三種類型是接點間的連接，這種連接主要是為了防止感應電荷開關接點被電弧燒壞的情況發生，一般與接點并聯接入壓敏電阻器即可。

　　第四種類型主要用于半導體器件的保護連接，這種連接方式主要用于可控硅、大功率三極管等半導體器件，一般采用與保護器件并聯的方式，以限制電壓低于被保護器件的耐壓等級，這對半導體器件是一種有效的保護。

?氧化鋅壓敏電阻存在的問題

　　現有壓敏電阻在配方和性能上分為相互不能替代的兩大類：

4.1 高壓型壓敏電阻

　　高壓型壓敏電阻，其優點是電壓梯度高（100～250V/mm）、大電流特性好（V10kA/V1mA≤1.4）但僅對窄脈寬(2≤ms)的過壓和浪涌有理想的防護能力，能量密度較小，（50～300）J/cm3。

4.2 高能型壓敏電阻

　　高能型壓敏電阻，其優點是能量密度較大（300J/cm3～750J/cm3），承受長脈寬浪涌能力強，但電壓梯度較低（20V/mm～500V/mm），大電流特性差（V10kA/V1mA>2.0）。

　　這兩種配方的性能差別造成了許多應用上的“死區”，在10kV電壓等級的輸配電系統中廣泛采用了真空開關，由于它動作速度快、拉弧小，會在操作瞬間造成極高過壓和浪涌能量，如果選用高壓型壓敏電阻加以保護（如避雷器），雖然它電壓梯度高、成本較低，但能量容量小，容易損壞；如果選用高能型壓敏電阻，雖然它能量容量大，壽命較長，但電壓梯度低，成本太高，是前者的5～13倍。

　　中小功率變頻電源中，過壓保護的對象是功率半導體器件，它對壓敏電阻的大電流特性和能量容量的要求都很嚴格，而且要同時做到元件的小型化。高能型壓敏電阻在能量容量上可以滿足要求，但大電流性能不夠理想，小直徑元件的殘壓比較高，往往達不到限壓要求；高壓型壓敏電阻的大電流特性較好，易于小型化，但能量容量不夠，達不到吸能要求。中小功率變頻電源在這一領域壓敏電阻的應用幾乎還是空白。