压敏电阻工作原理

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1、压敏电阻工作原理、常见的技术问题分析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。压皱电阻的主耍参数有：压墩电压、通流容量、结电容、响应时间等。压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快，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TpF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耍充

2、分考虑。压敏电阻的通流容量较大，但比气体放电管小。压敏电阻的压敏电压(min(UlmA))、通流容量是电路设计时应重点考虑的。在直流回路屮，应当有：n)in(UlmA)>(1.8〜2)Udc,式屮Ude为回路屮的直流额定工作屯压。在交流回路中，应当有：min(UlmA)>(2.2〜2.5)Uac,式中Uac为回路中的交流工作电压的有效值。上述取值原则主耍是为了保证压敏电阻在电源电路屮应用时，冇适当的安全裕度。在信号回路屮时，应当冇：min(UlmA)N(1.2〜1.5)Umax,式中Umax为信号冋路的峰值电压。压敏电阻的通流容量应根据防雷电路的设

3、计指标来定。一般而言，压敏电阻的通流容量要大于等于防雷电路设计的通流容量。压墩电阻主要可用丁•直流电源、交流电源、低频信号线路、带馈电的犬馈线路。压敏电阻的失效模式主耍是短路，当通过的过电流太大时，也可能造成阀片被炸裂而开路。压敏电阻使用寿命较短，多次冲击后性能会下降。因此由压敏电阻构成的防雷器长吋间使用后存在维护及更换的问题。在消费类电子产品中，为了追求较小的安装面积，压敏电阻做成叠层型，称为Multi-layerVaristor(MLV),其结构与叠层型的瓷片电容(MLCC)完全相同，只是叉指电极间的材料不是普通的陶瓷电介质，而是ZnO压敏材料

4、。也因为如此,MLV都是具有一定的电容特性的，甚至可以根据需要定制具有某种容量的MLV,这对于防护设计屮兼顾EMI设计是非常有利的。曲于做成叠层结构后，MLV的电极寄生电感非常小，因此其反应速度与TVS不相伯仲，甚至比某些采用Bonding结构的TVS的速度还要快。在电流容量上，得益丁•叠层结构，MLV的通流能力也要比相同体积的TVS大得多。MLV的钳位特性曲线不如TVS陡峭，不能实现精确的钳位；MLV在多次大屯流冲击后，性能会出现一定程度的退化，主要表现是漏电流增人，钳位电压冇所变化。不过，如果MLV仅用于ESD防护，上述两个缺点对防护效杲的影响

5、是很小的。这也是为什么MLV能在手机、数码相机等领威大行。氧化锌压敏电阻与被保护的电器设备或者元器件并联使用。当电路中岀现雷电过电压或瞬态操作电压VS吋，压敏电阻器和被保护的设备及元器件同吋承受VS,出于压敏电阻器响应速度很快，它以纳秒级时间迅速呈现优良非线形导电特性，此时压墩电阻器两端电压迅速下降，远远小于VS,这样被保护的设备及元器件上实际承受的电压就远低于过电压VS,从而使设备及元器件免遭过电压的冲击.一、压散电阻的安全性问题：在以往的应用屮，跨接在电源线上的压敏电阻器出现过起火燃烧，危机临近其它元器件的事故。对此，制造者和使用者共同进行了大

6、量研究和分析工作，采取了相应的对策，极大地降低了这类事故的概率，但尚未杜绝，因此，压敏电阻的使用安全性仍是个值得重视、需要继续研究解决的课题。压皱电阻起火燃烧的表观现象，大体上可分为老化失效和暂态过电压破坏两种类型。①老化失效，这是指电阻休的低阻线性化逐步加剧，漏电流恶性增加且集中流入薄弱点，薄弱点材料融化，形成lkQ左右的短路孔后，电源继续推动一个较大的电流灌入短路点，形成高热而起火。这种事故通常可以通过一个与压敏电阻吊联的热熔接点來避免。热熔接点应与电阻体有良好的热耦合，当最大冲击电流流过时不会断开，但当温度超过电阻体上限工作温度时即断开。研究

7、结果表明，若压敏电阻存在着制造缺陷，易发生早期失效，强度不大的电冲击的多次作用,也会加速老化过程，使老化失效提早出现。②暂态过电压破坏，这是指较强的暂态过电压使电阻体穿孔，导致更大的电流而高热起火。整个过程在较短时间内发生，以至电阻体上设置的热熔接点来不及熔断。在三相电源保护屮，N-PE线Z间的压敏电阻器烧坏起火的事故概率较高，多数是属于这一种情况。相应的对策集中在压敏电阻损坏后不起火。一些压敏电阻的应用技术资料屮，推荐与压敏电阻串联电流熔丝（保险丝）进行保护。二、压散电阻的连接线问题将压敏电阻接入电路的连接线要足够粗，推荐的连接线的尺寸注：接地线

8、为5.5mm2以上连接线要尽可能短，且走直线，因为冲击电流会在连接线电感上产生附加电压，使被保护设备两端的限制电压升高。压