壓敏電阻的分類和特性

1、壓敏電阻器的特性和分類壓敏電阻器簡稱壓敏電阻，是一種電壓敏感元件，其特點是在該元件上的外 加電壓增加到某一臨界值（標(biāo)稱電壓值）時，其阻值將急劇減小。它是利用半導(dǎo)體 材料具有非線性伏安特性原理制成的，因此屬于非線性電阻器。一、壓敏電阻器的種類壓敏電阻器的品種很多，按材料不同可分為：碳化硅壓敏電阻，硅鍺壓敏電 阻、金屬氧化物壓敏電阻、鈦酸鋇壓敏電阻、硒化鎘和硒壓敏電阻等。目前使用 較多的是氧化鋅（ZnO壓敏電阻。氧化鋅壓敏電阻的特點：通流容量大、時間響 應(yīng)快、電壓范圍寬、非線性系數(shù)大、伏安曲線對稱、可靠性高等。圖l（a是標(biāo)稱 電壓為56V的氧化鋅壓敏電阻的外形，圖1 （b是它的電路符號，圖中的字母

2、U 也可用V代替。圖2是MYJ型壓敏電阻的伏安特性曲線。二、壓敏電阻的型號組成壓敏電阻的型號般由五部分組成，第一部分為主稱，第二部分為用途，第三 部分為基片直徑，第四部分為誤差，第五部分為標(biāo)稱電壓。各部分代表的具體意 義如表1所示。不同的國家及不同的廠家對壓敏電阻的型號標(biāo)法有所不同。如我國標(biāo)法為 MYJl5K471,日本松下公司標(biāo)法為ERZ15K471,日本東芝公司標(biāo)法為 TNRl5G471 K。在型號所標(biāo)識的各種參數(shù)中，最重要的是標(biāo)稱電壓值。三、壓敏電阻的測量壓敏電阻的好壞，用普通萬用表是測不出來的，因為般壓敏電阻的標(biāo)稱電 壓都比萬用表的測試電壓高，靜態(tài)內(nèi)阻很大，所以用普通萬用表測壓敏電阻的

3、阻 值，般都是無窮大。如果測出的阻值接近于0，說明壓敏電阻已經(jīng)短路，不能 再用了。所以，般檢測壓敏電阻，需要通過搭接測試電路來完成。現(xiàn)以測量標(biāo)稱電壓為56V的壓敏電阻為例，說明壓敏電阻的測量方法。圖3 是一種測試電路，圖中E是一個O 60V（高于60V也可）的可調(diào)直流電壓源。逐 漸加大電源輸出電壓，剛開始時電流表沒有指示，當(dāng)電壓增加到某-數(shù)值時，電 流表的指示明顯增大，此時直流電源所示的電壓值就是壓敏電阻的標(biāo)稱電壓值， 同時說明該壓敏電阻的性能是好的。如果沒有060V的可調(diào)直流電壓源，而只有O 30V的可調(diào)直流電壓源， 可按圖4所示電路連接。開始實驗時，把三只470uF/50V的電解電容器串聯(lián)

4、好, 然后分別給每個電容充上20V左右的電壓，把開關(guān)從空擋撥到2擋，相當(dāng)于給壓 敏電阻加了一個40V的電壓，如果該壓敏電阻是好的，此時電流表應(yīng)該沒有指 示；當(dāng)開關(guān)扳到3擋時，相當(dāng)于給壓敏電阻加了一個60V的電壓，此時電流表應(yīng) 該有明顯指示（瞬間）。四、壓敏電阻的應(yīng)用壓敏電阻可應(yīng)用于各種交直流電路中作穩(wěn)壓、保護、調(diào)幅、變頻、非線性補 償、函數(shù)變換和自動控制等。五、幾種常用壓敏電阻將壓敏電阻按用途分類，如表2表5所示。第盼(主稱)第二袖分(用強)第二冊分踽匹都分(處許低券第百耶扮(標(biāo)稱電壓)MYJI0K471)4嘛電用 P圈頻用 W卷壓爲(wèi) 用 鈿卿棵護用 乙消喘用用同拉伯 嶷卑直捲標(biāo) 溟單位丘 r

5、wia0曲 x5%N：t30鬧三竝阿拉怕 銳學(xué)標(biāo)識*前兩悅 饗験示標(biāo)稱電玨僵咗表示葩耶閒氈?jǐn)?shù) 后面加甘的個敵d茂示扳護里壓対 47f)V允許偏埜 為#0嗨、基片良 徑為呦的茶型號揉稱電壓M免許i舄(%)V護住電滿laxsousi國用電客(pF)B本型號用富MYJ07K50(VimAJ5&toV2.5A110125A,2L950ERZ-C07DK5G0輩用型用于鬆電岳 衣機、電冰埶、空酬野 芒種灤開電融的崖柞 過電壓點站用關(guān)護. 常濡產(chǎn)拈ft垢已達(dá)對 膽無過國際先逋求平， 罡目獻罷逐彩電元關(guān) 件國產(chǎn)北的理無元件aMYJO5 K?71(XQ.IrnA)270V2QA500OOA,265ERZ-C0

6、5QK27IMYJO5K471(VO-IfyiA) 470V20A7002O0A,2.ER2-C0SDK471袖YJ旳K621(VlmA62CV3OA1000130TNR15G621K*3餐定迥Ji麻稱【筍!邸(kV)!. N| (mAIn(wrkKrtJ1-J5| |Cl*45105-103斗0,5-70輻事曲秋禮鮭:薇竄MV畑2陰 aisw3*5C.55穿電子隅幅砂坤毗*4里號標(biāo)稱電壓標(biāo)稱逞廷遍電澆庖Stt CVw/V 葉)通遭用邇MYL47V-47V4kV10壬皿10uA1kA0kAIWEfl祥舸觸勰電晾電強型!號標(biāo)稱電GL (VUV)葛電搞CWU電匝屈盧電玨比通流8MYY22-6302

7、2-680玨13切111oSO總酣電髀商融軽。 1.15壓敏電阻的特性與應(yīng)用壓敏電阻與普通電阻不同，它是根據(jù)半導(dǎo)體材料的非線性特性而制成的。普 通電阻可以遵守歐姆定律，而壓敏電阻的電壓與電流則呈特殊的非線性關(guān)系。當(dāng) 壓敏電阻兩端所加電壓低于標(biāo)稱額定電壓值時，壓敏電阻的電阻值接近無窮大， 內(nèi)部幾乎無電流流過。當(dāng)壓敏電阻兩端電壓略高于標(biāo)稱額定電壓時，將由高阻狀 態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，而壓敏電阻迅速擊穿導(dǎo)通，并且工作電流也急劇增大。當(dāng)其兩 端電壓低于標(biāo)稱額定電壓時，壓敏電阻又能恢復(fù)為高阻狀態(tài)。當(dāng)壓敏電阻兩端電 壓超過其最大限制電壓時，壓敏電阻將完全擊穿損壞，無法再自行恢復(fù)。壓敏 電阻廣泛地應(yīng)用在家用電器及

8、其它電子產(chǎn)品中，起過電壓保護、防雷、抑制浪涌 電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護半導(dǎo)體元器件等作用。 壓 敏電阻的主要參數(shù)有：壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、響應(yīng)時間等。壓敏電阻的 響應(yīng)時間為ns級，一般情況下用于電子電路的過電壓保護其響應(yīng)速度可以滿足 要求。 最大允許電壓（最大限制電壓）：最大允許電壓分交流和直流兩種情況， 如在交流回路中，則指在壓敏電阻所允許施加的交流電壓的有效值。在實際設(shè)計 般按下述原則選取：最大允許電壓三（2.曠2.5的交流工作電壓的有效值。這種 取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中應(yīng)用時，有適當(dāng)?shù)陌踩６取Ｔ?直流回路中，按最大允許電壓（1.6-2）的直

9、流額定工作電壓選取。一般來說壓 敏電阻的片徑越大，它的能量耐量越大，耐沖擊電流也越大，選用壓敏電阻時還 應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)常遇到能量較小、但出現(xiàn)頻率次數(shù)較高的過電壓，如幾十秒、兩分 鐘出現(xiàn)次或多次的過電壓，這時就應(yīng)該考慮壓敏電阻所能吸收的平均功率。壓敏電阻器的主要參數(shù)壓敏電阻器的主要參數(shù)有標(biāo)稱電壓、電壓比、最大控制電壓、殘壓比、通流 容量、漏電流、電壓溫度系數(shù)、電流溫度系數(shù)、電壓非線性系數(shù)、絕緣電阻、靜 態(tài)電容等。1標(biāo)稱電壓 標(biāo)稱電壓是指通過 1mA 直流電流時，壓敏電阻器兩端的電壓值。2電壓比 是指壓敏電阻器的電流為 1mA 時產(chǎn)生的電壓值與壓敏電阻器的電流 為 0.1mA 時產(chǎn)生的電壓值之比。3最

10、大限制電壓 最大限制電壓是指壓敏電阻器兩端所能承受的最高電壓值。4殘壓比 流過壓敏電阻器的電流為某值時，在它兩端所產(chǎn)生的電壓稱為這 電流值為殘壓。殘壓比則的殘壓與標(biāo)稱電壓之比。5通流容量 通流容量也稱通流量，是指在規(guī)定的條件（以規(guī)定的時間間隔和 次數(shù)，施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流）下，允許通 過壓敏電阻器上的最大脈沖（峰值）電流值。6漏電流 漏電流與稱等待電流，是指壓敏電阻器在規(guī)定的溫度和最大直流電 壓下，流過壓敏電阻器的電流。電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù)是指在規(guī)定的溫度范圍(溫度為2070C )內(nèi)， 壓敏電阻器標(biāo)稱電壓的變化率，即在通過壓敏電阻器的電流保持恒定時，溫度改 變1C時壓敏電阻兩端的相對變化。電

11、流溫度系數(shù) 電流溫度系數(shù)是指在壓敏電阻器的兩端電壓保持恒定時，溫 度改變1C時，流過壓敏電阻器電流的相對變化。電壓非線性系數(shù) 是指壓敏電阻器在給定的外加電壓作用下，其靜態(tài)電阻值 與動態(tài)電阻值之比。絕緣電阻絕緣電阻是指壓敏電阻器的引出線(引腳)與電阻體絕緣表面之 間的電阻值。靜態(tài)電容 靜態(tài)電容是指壓敏電阻器本身固有的電容容量。卜表為壓敏電阻14D681的主要參數(shù):型號最大連續(xù)工 作電壓壓敏電壓最大限制 電壓通流容量(8/20u s )取大能量 (J )額 定 功 率電 容 量AC(V)DC(V)V/O.lmAVp(V)lp(A：)1次 )(A)2次(A)10/1000us2ms(W)1KHZ(p

12、F)MYG-14D681K420560680(612-748辺120506500500()1901360.6)(290壓敏電阻的壽命特性有兩項，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)。 在實際應(yīng)用中壓敏電阻起火燃燒的原因， 大體上可分為老化失效和暫態(tài)過電壓破壞兩種類型。 老化失效，這是指電阻體的低阻線性化逐步加劇，漏電流惡性增加 且集中流入薄弱點，薄弱點材料融化，形成lkQ左右的短路孔后，電源 繼續(xù)推動一個較大的電流灌入短路點，形成高熱而起火。這種事故通常 可以通過一個與壓敏電阻串聯(lián)的熱熔

13、接點來避免。熱熔接點應(yīng)與電阻體 有良好的熱耦合，當(dāng)最大沖擊電流流過時不會斷開，但當(dāng)溫度超過電阻 體上限工作溫度時即斷開。研究結(jié)果表明，若壓敏電阻存在著制造缺陷， 易發(fā)生早期失效， 強度不大的電沖擊的多次作用，也會加速老化過程， 使老化失效提早出現(xiàn)。暫態(tài)過電壓破壞，這是指較強的暫態(tài)過電壓使電阻體穿孔，導(dǎo)致更大的電 流而高熱起火。整個過程在較短時間內(nèi)發(fā)生，以至電阻體上設(shè)置的熱熔接 點來不及熔斷。片式壓敏電阻 片式電阻器亦稱表面貼裝電阻器，它與其它 片式元器件（SMC及SMD ）樣，是適用于表面貼裝技術(shù)（SMT ）的新一 代無引線或短引線微型電子元件。其引出端的焊接面在同一平面上。片式壓敏電 阻器是

14、壓敏電阻器的種. 它是用氧化鋅非線性電阻元件作為核心而制成的電 沖擊保護器件。氧化鋅非線性電阻元件是以氧化鋅（ zn0 ）為主體材料，添加 多種其他微量元素，用陶瓷工藝制成的化合物半導(dǎo)體元件。它的基本特性是電流 電壓關(guān)系的非線性。當(dāng)加在它兩端的電壓低于某個閥電壓，即“壓敏電壓”時， 它的電阻值極大，為兆歐級；而當(dāng)加在它兩端的電壓超過壓敏電壓后，電阻值隨 電壓的增高急速下降，可小到歐姆級、毫歐姆級。 壓敏電阻器與普通電阻器不 同，普通電阻器遵守歐姆定律，而片式壓敏電阻器的電壓與電流則呈特殊的非線 性關(guān)系。當(dāng)片式壓敏電阻器兩端所加電壓低于標(biāo)稱額定電壓值時，其電阻值接近 無窮大，內(nèi)部幾乎無電流流過。

15、當(dāng)片式壓敏電阻器兩端電壓略高于標(biāo)稱額定電壓 時，它將被迅速擊穿導(dǎo)通，并由高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，工作電流也急劇增大。 當(dāng)其兩端電壓低于標(biāo)稱額定電壓時，片式壓敏電阻器又能恢復(fù)為高阻狀態(tài)。當(dāng)壓 敏電阻器兩端電壓超過其最大限制電壓時，壓敏電阻器將完全擊穿損壞，無法再 自行恢復(fù)。般而言,片式壓敏電阻器的制作工藝流程如下:疊層,切割,排膠,燒結(jié), 倒角,涂敷,端電極,電鍍.片式壓敏電阻器廣泛地應(yīng)用在家用電器及其它電子產(chǎn)品中，起過電壓保護、 防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護半導(dǎo)體元器 件等作用。片式壓敏電阻器的主要參數(shù)有:標(biāo)稱電壓、電壓比、最大控制電壓、殘壓比、 通流容量、漏電流

16、、電壓溫度系數(shù)、電流溫度系數(shù)、電壓非線性系數(shù)、絕緣電阻、 靜態(tài)電容等。1.壓敏電壓：MYG05K 規(guī)定通過的電流為0.lmA,MYG07K、MYG10K、MYG14K、 MYG20K 標(biāo)稱電壓是指通過 1mA 直流電流時，壓敏電阻器兩端的電壓值。 所謂 壓敏電壓，即擊穿電壓或閾值電壓。指在規(guī)定電流下的電壓值，大多數(shù)情況下用 1mA 直流電流通入壓敏電阻器時測得的電壓值，其產(chǎn)品的壓敏電壓范圍可以從 109000V 不等?？筛鶕?jù)具體需要正確選用。般 V1mA=1.5Vp=2.2VAC ，式中， Vp為電路額定電壓的峰值。VAC為額定交流電壓的有效值。ZnO壓敏電阻的電 壓值選擇是至關(guān)重要的，它關(guān)系

17、到保護效果與使用壽命。如臺用電器的額定電 源電壓為220V，則壓敏電阻電壓值V1mA=1.5Vp=1.5x 1.414x220V=476V,VlmA=2.2VAC=2.2x220V=484V，因此壓敏電阻的擊穿電壓可選在470 480V之 間。2最大允許電壓（最大限制電壓）：此電壓分交流和直流兩種情況，如為交流， 則指的是該壓敏電阻所允許加的交流電壓的有效值，以ACrms表示，所以在該 交流電壓有效值作用下應(yīng)該選用具有該最大允許電壓的壓敏電阻，實際上VlmA 與ACrms間彼此是相互關(guān)聯(lián)的，知道了前者也就知道了后者，不過ACrms對使 用者更直接，使用者可根據(jù)電路工作電壓，可以直接按ACrms

18、來選取合適的壓 敏電阻。在交流回路中，應(yīng)當(dāng)有：min（UlmA）三（2.2-2.5）Uac式中Uac為回路 中的交流工作電壓的有效值。上述取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路 中應(yīng)用時，有適當(dāng)?shù)陌踩６取χ绷鞫栽谥绷骰芈分?，?yīng)當(dāng)有：min（UlmA） 三（1.獷2）Udc,式中Ude為回路中的直流額定工作電壓。在交流回路中，應(yīng)當(dāng)有： min（UlmA）三（2.曠2.5）Uac式中Uac為回路中的交流工作電壓的有效值。上述 取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中應(yīng)用時，有適當(dāng)?shù)陌踩６?。?信號回路中時，應(yīng)當(dāng)有：min（UlmA）三（1.曠1.5）Umax式中Umax為信號回路的 峰

19、值電壓。壓敏電阻的通流容量應(yīng)根據(jù)防雷電路的設(shè)計指標(biāo)來定。一般而言，壓 敏電阻的通流容量要大于等于防雷電路設(shè)計的通流容量。3通流容量： 通流容量也稱通流量，是指在規(guī)定的條件（以規(guī)定的時間間隔 和次數(shù)，施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流）下，允許通過壓敏電阻器上的最大脈沖（峰值） 電流值。一般過壓是一個或一系列的脈沖波。實驗壓敏電阻所用的沖擊波有兩種， 種是為8/20m s波，即通常所說的波頭為8“s波尾時間為20“s的脈沖波，另 外一種為2ms的方波.所謂通流容量，即最大脈沖電流的峰值是環(huán)境溫度為25C情況下，對于規(guī)定的 沖擊電流波形和規(guī)定的沖擊電流次數(shù)而言，壓敏電壓的變化不超過土 10%時的最 大脈沖電流值。

20、為了延長器件的使用壽命，ZnO壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值 應(yīng)小于手冊中給出的產(chǎn)品最大通流量。然而從保護效果出發(fā)，要求所選用的通流 量大些好。在許多情況下，實際發(fā)生的通流量是很難精確計算的，則選用2 20KA 的產(chǎn)品。如手頭產(chǎn)品的通流量不能滿足使用要求時，可將幾只單個的壓敏 電阻并聯(lián)使用，并聯(lián)后的壓敏電不變，其通流量為各單只壓敏電阻數(shù)值之和。要 求并聯(lián)的壓敏電阻伏安特性盡量相同，否則易引起分流不均勻而損壞壓敏電阻。4最大限制電壓：最大限制電壓是指壓敏電阻器兩端所能承受的最高電壓值， 它表示在規(guī)定的沖擊電流Ip通過壓敏電阻時次兩端所產(chǎn)生的電壓此電壓又稱為 殘壓，所以選用的壓敏電阻的殘壓一定要小于

21、被保護物的耐壓水平Vo,否則便達(dá) 不到可靠的保護目的，通常沖擊電流Ip值較大，例如2.5A或者10A，因而壓敏 電阻對應(yīng)的最大限制電壓Vc相當(dāng)大，例如MYG7K471其Vc=775（Ip=10A時）。5最大能量（能量耐量）： 壓敏電阻所吸收的能量通常按下式計算 W=kIVT（J）其中I流過壓敏電阻的峰值V 在電流I流過壓敏電阻時壓敏電阻兩端的電壓T 電流持續(xù)時間k電流I的波形系數(shù)對：2ms 的方波 k=18/20“s 波 k=1.410/100 s k=1.4壓敏電阻對2ms方波，吸收能量可達(dá)330J每平方厘米；對8/20“s波，電流密 度可達(dá) 2000A 每立方厘米，這表明他的通流能力及能量耐量都是很大的一般來說壓敏電阻的片徑越大，它的能量耐量越大，耐沖擊電流也越大，選用 壓敏電阻時還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)常遇到能量較小、但出現(xiàn)頻率次數(shù)較高的過電壓，如幾