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浪涌保护器(SPD)中的压敏电阻是什么?

spd浪涌保护器


什么是压敏电阻?


“压敏电阻"是一种具有非线性伏安特性的电阻器件,主要用于在电路承受过压时进行电压钳位,吸收多余的电流以保护敏感器件。英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR或者叫做“Varistor"

现在大量使用的"氧化锌"ZnO)压敏电阻器,它的主体材料有二价元素锌(Zn)和六价元素氧(O)所构成。

压敏电阻是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护。压敏电阻的主要参数有:压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。

压敏电阻的响应时间为ns级,比气体放电管快,比TVS管稍慢一些,一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几千Pf的数量级范围,很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中,应用在交流电路的保护中时,因为其结电容较大会增加漏电流,在设计防护电路时需要充分考虑。压敏电阻的通流容量较大,但比气体放电管小。


电涌保护器的压敏电阻伏安特性


压敏电阻呈现的是非线性伏安特性,其伏安特性曲线如下:

图片1



由曲线可知,对电阻施加在击穿电压和反向击穿电压之间的电压等级时,通过电阻的电流并不会随着电压等级的增加而显著增加,其呈现的是一种 高阻状态。当电阻击穿或者反向击穿时,电阻两端电压会限制在固定等级,而通过电阻的电流则会急速增加,因此,可以通过压敏电阻实现电流的泄放和电压的钳位。



电涌保护器的压敏电阻的电容特性


压敏电阻实物图如下:


2


压敏电阻内部结构图如下:

图片3


由结构图可知,压敏电阻整体呈现的是电容(一般几百到几千pf)结构。因此,压敏电阻除了拥有非线性电阻性质外,还具有一定的电容性质。该性质会导致压敏电阻的漏电流随着用电频率的增加而增大。


电涌保护器的压敏电阻选型


压敏电阻虽然能够吸收很大的浪涌电能量,但是却不能承受过大的电流(一般为毫安级),因此在选用压敏电阻作为过电压保护时必须考虑到其能承受的漏电流的大小。压敏电阻的选用一般考虑以下参数:

压敏电压:也就是电阻电极的击穿电压,由厂家实际测量得到。

通流容量:25摄氏度下脉冲电流。其反映了压敏电阻的耐受能力,当通流能力不足时,压敏电阻就会不可逆的击穿损坏。通流容量越大,压敏电阻的耐受能力越强。

标称电压:由于压敏电阻常被用于和设备并联,在实际情况下,压敏电阻的电压必须与并联设备或器件的额定电压一致。

非线性指数α:压敏电阻电压与电流的关系为I=(U/K)αα>>1,K为常数。此参数反映了压敏电阻的敏感程度。

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