直插壓敏電阻的尺寸規(guī)格型號以及壓敏電阻的選用
1. 壓敏電阻的定義:
“壓敏電阻"是中國大陸的名詞,意思是在一定電流電壓范圍內電阻值隨電壓而變,或者是說"電阻值對電壓敏感"的阻器。英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡寫為“VDR”, 或者叫做“Varistor"。壓敏電阻器的電阻體材料是半導體,所以它是半導體電阻器的一個品種。現在大量使用的"氧化鋅"(ZnO)壓敏電阻器,它的主體材料有二價元素(Zn)和六價元素氧(O)所構成。所以從材料的角度來看,氧化鋅壓敏電阻器是一種“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半導體”。 在中國臺灣,壓敏電阻器稱為"突波吸收器",有時也稱為“電沖擊(浪涌)抑制器(吸收器)”。
2. 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(fā)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(wěn)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。
3. 壓敏電阻器的應用原理
壓敏電阻器是一種具有瞬態(tài)電壓抑制功能的元件,可以用來 代替瞬態(tài)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(tài)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。
4. 保護用壓敏電阻的基本性能
(1)保護特性,當沖擊源的沖擊強(或沖擊電流Isp=Usp/Zs)不超過規(guī)定值時,壓敏電阻的限制電壓不允許超過被保護對象所能承受的沖擊耐電壓(Urp)。
(2)耐沖擊特性,即壓敏電阻本身應能承受規(guī)定的沖擊電流,沖擊能量,以及多次沖擊相繼出現時的平均功率。
(3)壽命特性有兩項,一是連續(xù)工作電壓壽命,即壓敏電阻在規(guī)定環(huán)境溫度和系統電壓條件應能可靠地工作規(guī)定的時間(小時數)。二是沖擊壽命,即能可靠地承受規(guī)定的沖擊的次數。
(4)壓敏電阻介入系統后,除了起到"安全閥"的保護作用外,還會帶入一些附加影響,這就是所謂"二次效應",它不應降低系統的正常工作性能。這時要考慮的因素主要有三項,一是壓敏電阻本身的電容量(幾十到幾萬PF),二是在系統電壓下的漏電流,三是壓敏電阻的非線性電流通過源阻抗的耦合對其他電路的影響。
5. 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(guī) 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(xù)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(guī)定的脈沖電流(8/20μs)波形時的峰值電流。浪涌環(huán)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。
壓敏電阻過熱保護技術和使用注意事項
壓敏電阻過熱保護技術主要有以下幾種:
(1)熱熔保險絲技術。該技術是將用蠟保護的低熔點金屬通過一定的工藝裝在壓敏電阻上,在壓敏電阻漏電流過大,溫度升高到一定程度時,低熔點金 屬熔斷,從而將壓敏電阻從電路中切除,可以有效地防止壓敏電阻起火燃燒。但熱熔保險絲存在可靠性問題,而且在加強熱循環(huán)的環(huán)境里約只有5年可靠壽命。在熱 循環(huán)的環(huán)境中,熱熔保險絲需定期更換以維持正常運行。
(2)利用彈簧拉住低熔點焊錫技術。這種技術是目前絕大多數防雷器廠家的限壓型SPD采用的技術,在壓敏電阻的引腳處增加一個低熔點焊錫焊接 點,然后用一根彈簧將這個焊接點拉住,在壓敏電阻漏電流過大,溫度升高到一定程度時,焊接點的焊錫熔斷,在彈簧的拉力作用下焊接點迅速分離,從而將壓敏電 阻從電路中切除,同時聯動告警觸點,發(fā)出告警信號。因為低熔點金屬在受力點會流動和產生裂縫,處于彈簧拉力中的低熔點焊錫接點的焊錫同樣會流動和產生裂 縫,因此這種裝置的最大問題是焊錫會老化,從而導致裝置會無故斷開。
(3)溫度保險絲技術。該技術將壓敏電阻和溫度保險絲串聯封裝在一起,利用熱傳導將漏電流在壓敏電阻上產生的熱量傳導溫度保險絲上,在溫度升高 至溫度保險絲的設定溫度時,溫度保險絲熔斷,將壓敏電阻從電路中切除。溫度保險絲除了有同樣有壽命和可靠性的問題外,利用溫度保險絲對壓敏電阻進行過熱保 護還存在以下問題:熱傳導路徑長,響應速度過慢,熱量是通過一定的熱傳導介質(填充材料)、溫度保險絲殼體,溫度保險絲的內部填充材料,然后才傳到溫度保 險的熔體上,因此決定了溫度保險絲的響應速度教慢。
(4)隔離技術。該技術將壓敏電阻裝在一個密閉的盒體內,與其它電路相隔離,防止壓敏電阻煙霧和火焰的蔓延。在各種后備保護都失靈的情況下,隔離技術也不失為一種簡單而行之有效的方法,但需要占用教大的設備空間,同時也要防止煙霧和火焰從盒體引線開孔的地方冒出來。
(5)灌封技術。為防止壓敏電阻在失效時會冒煙、起火和爆炸,一些廠商采用該技術將壓敏電阻灌封起來,但由于壓敏電阻在失效時內部會出現拉弧, 導致密封材料失效,并產生碳,碳的產生又會使電弧得以維持,這樣往往會導致設備內部短路及熏黑,甚至導致整個設備機房嚴重熏黑。實驗表明:壓敏電阻套熱縮 套管后,由于壓敏電阻的散熱受到影響,其最大耗散功率降低,從而影響了壓敏電阻的工頻電壓耐受能力,從另一個角度來說,散熱受到影響也會加速壓敏電阻的老 化,影響壓敏電阻的使用壽命。
壓敏電阻器的主要參數
①漏電流:在規(guī)定溫度和最大直流電壓下,流過壓敏電阻器的電流。由于它是電路處于等待狀態(tài)時一直產生的電流,通常又稱為等待電流。其值越小越好,以減少功率的無謂損耗。
②響應時間:加在壓敏電阻器上的脈沖電壓峰值與其引起的殘壓之間的間隔時間。
③殘壓:壓敏電阻器通過某一脈沖電流時的端電壓降峰值。
④浪涌壽命:在規(guī)定環(huán)境條件下,施加給壓敏電阻器規(guī)定的連續(xù)等間隔脈沖波,它仍能保持證常工作時所能經受脈沖波的最大次數。
⑤最大穩(wěn)壓電流:在規(guī)定環(huán)境條件下,保證穩(wěn)壓壓敏電阻器正常工作時所允許連續(xù)施加的最大電流。
⑥非線性系數:表示壓敏電阻器特性的一個重要參數,其值等于伏安特性曲線上某點的靜態(tài)電阻與動態(tài)電阻之比,通常用"表示,"值越大,其保護性能越好。
⑦電流溫度系數:在恒定電壓下,溫度每改變lt時,壓敏電阻器所通過電流的相對
變化量。
⑧電壓溫度系數:通過壓敏電阻器的電流保持恒定和在規(guī)定的溫度范圍內,溫度每改變lT時,壓敏電阻器所產生的電壓的相對變化量。
⑨能量容量:壓敏電阻器正常工作時所能承受的最大脈沖能量。
壓敏電阻器通流容量的選定
通常產品給出的通流容量是按產品標準規(guī)定的波形、沖擊次數和間隔時間進行脈沖試驗的情況下,壓敏電阻器壓敏電壓變化率小于初值的±10%時所能承受的最大 電流值。壓敏電阻器所能承受的沖擊次數是波形、幅值和間隔時間的函數,當電流波形幅值降低50%時,沖擊次數可增加1倍。所以在實際應用中,壓敏電阻器所 吸收的浪涌電流應小于產品的最大通流容量,以使壓敏電阻器有較長的工作壽命。
在選定通流容量時,主要考慮的因素是壓敏電阻器用 于防雷還是防止電子儀器及設備內部的操作過電壓。一般感應雷擊電壓峰值為工作電壓的3·5倍左右。如果主要用于防雷,可選用防雷型壓敏電阻器,它們的通流 容量有3kA、5kA、2OkA等不同品種。實際檢測到的雷電流在200-3000A范圍內,絕大部分小于1OkA。電子儀器及設備內部操作產生的浪涌電 流一般小于500A,可選用通用型壓敏電阻器。
壓敏電阻器在使用時應注意以下事項
①對壓敏電阻器應采取保護措施,這樣可免除外界不確定因素對壓敏電阻器和裝置造成的損害。
②壓敏電阻器不應靠近發(fā)熱或可燃元器件安裝,最好要有大于3mm的間隙,以保證它工作在規(guī)定的工作溫度范圍內。
③壓敏電阻器的工作電壓(連續(xù)施加在壓敏電阻器兩端的電壓)不應超過最大連續(xù)工作電壓值。
④在浪涌電流重復產生的應用場合,通過壓敏電阻器的浪涌電流峰值和浪涌能量不應超過脈沖壽命特性的規(guī)定。
⑤當浪涌脈沖以很短的間歇重復施加在壓敏電阻器上時,應使此時的平均功率低于最大靜態(tài)功率。
⑥若熱敏電阻器被連接在設備的帶電部分和金屬外殼之間,必須采取必要的措施,以防造成人員的觸電事故。
⑦壓敏電阻器在使用時,應避免陽光的直接照射,不應在露天和戶外工作。
⑧壓敏電阻器應避免在風、雨、水蒸氣等高溫高濕的條件下工作,也應避免在沙塵、鹽露及有害氣體條件下工作。必要時應采用保護盒進行保護。
⑨使用中不要用丙酮等溶劑清洗壓敏電阻器,以免破壞包封的環(huán)氧樹脂。
⑩壓敏電阻器應存放在溫度在40℃以下,相對濕度不大于75%RH的庫房內,庫房內不應有腐蝕性氣體。存放在庫房內的壓敏電阻器也不能被陽光直接照射。
直插壓敏電阻的尺寸型號大小