压敏电阻简介
压敏电阻,又称“电压依赖电阻器”(voltage dependent resistor,vdr),是一种用于电路保护的半导体电阻器。这种电阻器的主要功能是在电压超出正常范围时进行钳位,吸收过量电流以防止电路中敏感组件的损坏。其核心材料是氧化锌(zno),主要由二价锌(zn)和六价氧(o)组成,属于“ⅱ-ⅵ族氧化物半导体”类。在台湾,压敏电阻被称作“突波吸收器”或“电冲击(浪涌)抑制器”。
压敏电阻以其非线性特性来限制电压,当过电压发生时,它会将电压控制在相对固定的水平,从而保护下游电路。其关键参数包括:压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。
相较于气体放电管,压敏电阻的响应时间在纳秒级别,比tvs管稍慢,通常适用于电子电路中的过电压保护。其结电容一般在几百到几千皮法(pf)范围内,这在高频信号线路中可能不适合使用。设计电路时需要特别考虑其较大的结电容可能带来的漏电流。尽管压敏电阻的通流容量较大,但依然不及气体放电管。
工作原理解析
当施加在压敏电阻上的电压低于其阈值时,电阻值极高,几乎无电流通过,类似于一个断开的开关。
一旦电压超过阈值,压敏电阻的电阻值急剧降低,电流大幅增加,此时其表现类似于一个闭合的开关。
主要参数说明
压敏电阻的几个重要参数包括:
1. 标称电压:表示在1ma直流电流下,压敏电阻器两端的电压。
2. 电压比:当电流为1ma与0.1ma时,压敏电阻器所产生电压的比值。
3. 最大限制电压:压敏电阻器所能承受的最高电压值。
4. 残压比:流过压敏电阻器的特定电流下,两端产生的电压与标称电压的比值。
5. 通流容量:在规定条件下,允许通过的最大脉冲电流值。
6. 漏电流:在规定的温度和最大直流电压下流过的电流。
7. 电压温度系数:在20~70℃温度范围内,标称电压随温度变化的相对变化率。
8. 电流温度系数:在恒定电压下,流过电阻器的电流随温度变化的相对变化率。
9. 电压非线性系数:外加电压下,静态电阻值与动态电阻值的比值。
10. 绝缘电阻:电阻体表面与引脚间的绝缘电阻。
11. 静态电容:压敏电阻器的固有电容。
如何检测压敏电阻的状态
检测压敏电阻的质量通常需要一个可调电压源和高精度电压表。将可调电源连接到压敏电阻两端,慢慢升高电压,观察电压表的读数。当电压达到某个点后出现急剧下降,这个点的电压即为压敏电阻的保护电压。
压敏电阻的电阻值会随着施加电压的增加而变化,从兆欧(mω)级别下降到毫欧(mω)级别。低电压时,压敏电阻呈现高阻抗,漏电流微小;当电压升高至非线性区时,电阻特性保持稳定;电压进一步增加后,电阻进入饱和区,表现为很小的线性电阻,但长时间大电流可能导致过热或破裂。
使用万用表测试时,设置在10k档位,将表笔接在电阻两端。万用表显示的阻值应接近标示值,如果数值偏差过大,说明压敏电阻可能已损坏。