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直插壓敏電阻的尺寸規(guī)格型號以及壓敏電阻的選用

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(nèi)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(dǎo)體,所以它是半導(dǎo)體電阻器的一個品種。現(xiàn)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(gòu)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(dǎo)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(lián)在電路中使用,當(dāng)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(hù)作用。壓敏電阻在電路中,常用于電源過壓保護(hù)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(yīng)顯示出壓敏電阻上標(biāo)示的阻值,如果超出這個數(shù)值很大,則說明壓敏電阻已損。

 

3. 壓敏電阻器的應(yīng)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(shè)備的電路進(jìn)行保護(hù),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(hù)的IC或設(shè)備電路上,當(dāng)電壓瞬間高于某一數(shù)值時,壓敏電阻器阻值迅速下降,導(dǎo)通大電流,從而保護(hù)IC或 電器設(shè)備;當(dāng)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(shè)備的正常工作。

 

4. 保護(hù)用壓敏電阻的基本性能

1)保護(hù)特性,當(dāng)沖擊源的沖擊強(qiáng)(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(hù)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(yīng)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(xiàn)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(tǒng)電壓條件應(yīng)能可靠地工作規(guī)定的時間(小時數(shù))。二是沖擊壽命,即能可靠地承受規(guī)定的沖擊的次數(shù)。   

4)壓敏電阻介入系統(tǒng)后,除了起到"安全閥"的保護(hù)作用外,還會帶入一些附加影響,這就是所謂"二次效應(yīng)",它不應(yīng)降低系統(tǒng)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(tǒng)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(yīng)先了解以下相關(guān)技術(shù)參數(shù):標(biāo)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(dāng)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820等級電流脈沖時在其兩端呈現(xiàn)的電壓峰值。通流量是表示施加規(guī)定的脈沖電流(820μs)波形時的峰值電流。浪涌環(huán)境參數(shù)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(yù)定工作壽命期內(nèi),浪涌脈沖的總 次數(shù)N等。

 

壓敏電阻過熱保護(hù)技術(shù)和使用注意事項

  壓敏電阻過熱保護(hù)技術(shù)主要有以下幾種:

  (1)熱熔保險絲技術(shù)。該技術(shù)是將用蠟保護(hù)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(qiáng)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(yùn)行。

  (2)利用彈簧拉住低熔點焊錫技術(shù)。這種技術(shù)是目前絕大多數(shù)防雷器廠家的限壓型SPD采用的技術(shù),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(lián)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(chǎn)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(chǎn)生裂 縫,因此這種裝置的最大問題是焊錫會老化,從而導(dǎo)致裝置會無故斷開。

  (3)溫度保險絲技術(shù)。該技術(shù)將壓敏電阻和溫度保險絲串聯(lián)封裝在一起,利用熱傳導(dǎo)將漏電流在壓敏電阻上產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)溫度保險絲上,在溫度升高 至溫度保險絲的設(shè)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(jìn)行過熱保 護(hù)還存在以下問題:熱傳導(dǎo)路徑長,響應(yīng)速度過慢,熱量是通過一定的熱傳導(dǎo)介質(zhì)(填充材料)、溫度保險絲殼體,溫度保險絲的內(nèi)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(yīng)速度教慢。

  (4)隔離技術(shù)。該技術(shù)將壓敏電阻裝在一個密閉的盒體內(nèi),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(hù)都失靈的情況下,隔離技術(shù)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(shè)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(shù)。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(shù)將壓敏電阻灌封起來,但由于壓敏電阻在失效時內(nèi)部會出現(xiàn)拉弧, 導(dǎo)致密封材料失效,并產(chǎn)生碳,碳的產(chǎn)生又會使電弧得以維持,這樣往往會導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部短路及熏黑,甚至導(dǎo)致整個設(shè)備機(jī)房嚴(yán)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(shù)

  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(chǎn)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。
  響應(yīng)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。
  殘壓:壓敏電阻器通過某一脈沖電流時的端電壓降峰值。
  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(jīng)受脈沖波的最大次數(shù)。
  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。
  非線性系數(shù):表示壓敏電阻器特性的一個重要參數(shù),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(hù)性能越好。          
  電流溫度系數(shù):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。
  電壓溫度系數(shù):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(nèi),溫度每改變lT時,壓敏電阻器所產(chǎn)生的電壓的相對變化量。
  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(chǎn)品給出的通流容量是按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的波形、沖擊次數(shù)和間隔時間進(jìn)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(shù)是波形、幅值和間隔時間的函數(shù),當(dāng)電流波形幅值降低50%時,沖擊次數(shù)可增加1倍。所以在實際應(yīng)用中,壓敏電阻器所 吸收的浪涌電流應(yīng)小于產(chǎn)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(shè)備內(nèi)部的操作過電壓。一般感應(yīng)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、5kA2OkA等不同品種。實際檢測到的雷電流在200-3000A范圍內(nèi),絕大部分小于1OkA。電子儀器及設(shè)備內(nèi)部操作產(chǎn)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(yīng)注意以下事項

   ①對壓敏電阻器應(yīng)采取保護(hù)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(yīng)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(nèi)。
   
  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(yīng)超過最大連續(xù)工作電壓值。
   
  在浪涌電流重復(fù)產(chǎn)生的應(yīng)用場合,通過壓敏電阻器的浪涌電流峰值和浪涌能量不應(yīng)超過脈沖壽命特性的規(guī)定。
 
  當(dāng)浪涌脈沖以很短的間歇重復(fù)施加在壓敏電阻器上時,應(yīng)使此時的平均功率低于最大靜態(tài)功率。
   
  若熱敏電阻器被連接在設(shè)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。
   
  壓敏電阻器在使用時,應(yīng)避免陽光的直接照射,不應(yīng)在露天和戶外工作。
   
  壓敏電阻器應(yīng)避免在風(fēng)、雨、水蒸氣等高溫高濕的條件下工作,也應(yīng)避免在沙塵、鹽露及有害氣體條件下工作。必要時應(yīng)采用保護(hù)盒進(jìn)行保護(hù)。
   
  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。
   
  壓敏電阻器應(yīng)存放在溫度在40℃以下,相對濕度不大于75%RH的庫房內(nèi),庫房內(nèi)不應(yīng)有腐蝕性氣體。存放在庫房內(nèi)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