压敏电阻依赖电阻

介绍

压敏电阻是可变电阻的Portmanteau。它是无源非线性两个端子固态半导体器件。

压敏电阻提供过电压保护与电流的断路器或熔丝相比,电路和电子电路,这为来自过电流的电路提供保护。压敏电阻通过电压夹紧方法提供保护,该方法类似于其中的电压夹紧方法齐纳二极管

尽管名称变阻器来自术语可变电阻,但是压阻器中的电阻不能手动不同于电位器或变阻器,其中电阻可以在其最大值和最小值之间手动变化。

变压器
变压器

压阻器的电阻根据施加到其上的电压而变化。压敏电阻上的电压的变化将导致其电阻的变化,使其成为电压相关的装置。因此,压敏电阻也被称为电压依赖电阻(VDR)

压敏电阻的两个标准符号如下所示。

IEEE.压敏电阻的标准符号

IEC.压敏电阻的标准符号

通常,压敏电阻由半导体材料制成。压敏电阻的电压和电流特性是非线性的。还有压敏电阻的电压和电流特性适用于DC和AC供应。

身体上,压敏电阻看起来像电容器很多方面。由于相似,压敏电阻通常对电容器混淆。但是,应用明智的电容器不能防止压敏电阻可以的电压浪涌。

意外的高电压浪涌到任何电路的结果可能是灾难性的。因此,在高压浪涌和切换尖峰保护电压器中的使用在保护精密和敏感的电气或电子电路中非常重要。

压敏电阻的电阻

即使压敏电阻的目的是提供电阻,变阻器的操作也不同于电位计或变阻器。在正常操作条件下,压敏电阻的电阻非常高。

压敏电阻的功能类似于齐纳二极管的功能,其中允许下阈值的电压不受影响。

压敏电阻的功能改变了一个T高工作电压当施加在压敏电阻上的电压大于其额定值的电压时,压敏电阻的有效电阻急剧下降随着施加到它的电压增加,它继续减少。

下面示出了表示变阻器的静电电阻的曲线如下所示。

V-I特征

根据欧姆的法律,电阻器的电流电压特性曲线是直线,假设电阻器的值保持恒定。在这种情况下,流过电阻器的电流与施加在电阻器的端部的电压成比例。

在压敏电阻的情况下,电流 - 电压特性曲线不是直线。这是因为变阻器的不寻常的电阻行为。在压敏电阻的情况下,施加到它的电压的小变化将导致流过它的电流的足够大的变化。

压敏电阻的电流电压特性曲线如下所示。

从上面所示的电流 - 电压特性曲线,显然压敏电阻具有双向对称特性。这意味着压敏电阻可以在正弦波的任一方向或极性中运行或功能。压敏电阻的这种功能类似于背靠背连接的齐纳二极管的功能。

压敏电阻的电流 - 电压特性曲线显示了一个线性关系压敏电阻的电流和电压之间不进行。这是因为流过压敏电阻的电流将保持恒定,值非常低。

这是压敏电阻中的漏电流,并且该电流的值是非常少数毫升安培的顺序。其原因是压敏电阻的高电阻。这种小电流将保持恒定,直到施加在压敏电阻上的电压达到压敏电阻的额定电压。

压敏电阻的额定电压也称为钳位电压。压敏电阻的额定电压是其上的电压,其用1mA的指定的DC电流测量,可以通过施加在压敏电阻的端子上施加的DC电压来解释,这允许1毫米安培的电流流过它。。

流过压敏电阻主体的电流取决于用于构造压敏电阻的材料。在该额定电压电平,压敏电阻的功能开始改变。

直到额定电压,压敏电阻充当绝缘体。如果压敏电阻的施加电压达到其额定电压,则压敏电阻的行为从绝缘状态变为导电状态。

当施加过压敏电阻的瞬态电压大于或等于变阻器的额定电压时,压敏电阻的电阻变得非常小。这是因为在半导体材料中称为雪崩击穿的现象。

雪崩击穿是一种电流乘法的形式,允许以前充当绝缘体的材料中的大电流。由于这种情况,流过压敏电阻的小电流迅速上升。

即使流过压敏电阻的电流升高,其电压也限于靠近变阻器额定电压的值。这意味着压敏电阻通过通过或允许更多电流流过压敏电阻来充当自调节器到施加的瞬态电压。

因此,在交叉变阻器的额定电压之后,电流电压曲线成为陡峭的非线性曲线。由于该特征,压敏电阻可以通过剪切在电压中的任何尖峰范围内通过非常窄的电压范围通过广泛变化的电流。

压敏电阻中的电容

当压敏电阻上的施加电压小于额定或钳位电压时,压敏电阻用作电容器而不是电阻器。该结论的原因是压敏电阻主导区域的主要导电面积作为压敏电阻的两个端子之间的电介质。

两个端子和电介质形成电容器。这有效,直到电压达到钳位电压。由半导体材料构成的每个压敏电阻将具有电容值。该值取决于变阻器的区域,并且与其厚度成反比。

压敏电阻的电容器行为在DC和AC电路中不同。在DC电路中,当施加的电压低于变阻器的额定电压时,压敏电阻的电容存在,并且当施加靠近额定电压时,它突然降低。

当Varistor用于交流电路时,频率发挥着重要作用。在AC电路中,当压敏电阻在其非导电泄漏区域操作时,压敏电阻的电容将影响其体阻力。

压敏电阻通常并联连接到电气或电子设备,以保护它们免受过电压。

由此,压敏电阻的泄漏电阻随着频率的增加而下降。频率和所得的并联电阻之间的关系近似线性。可以使用公式计算AC电抗XC

XC = 1 /(2×π×f×c)= 1 /(2πfc)

这里C是电容,F是频率。

因此随着频率的增加,漏电流也增加。

金属氧化物压敏电阻(MOV)

为了克服基于半导体的变阻器如碳化硅压敏电阻,已经开发了金属氧化物变阻器(MOV)。金属氧化物变阻器是电压依赖性电阻器。它也是一种非线性装置,提供非常好的瞬态电压浪涌保护。

金属氧化物压敏电阻中的电阻材料主要由氧化锌颗粒组成,其被压制为陶瓷质量。该混合物由90%的氧化锌晶粒和其他10%的10%由钴,铋和锰如钴,铋和锰制成。

将该混合物夹在两个电极(金属板)之间。填料材料用作氧化锌晶粒的结合剂,使得部件保持完整于两个金属板之间。金属氧化物变阻器的连接引线是径向引线。

金属氧化物变阻器
金属氧化物变阻器

金属氧化物压敏电阻是最常用的组件,用作电压夹紧装置,以保护来自瞬态电压浪涌的小型或重装置。由于在其结构中使用金属氧化物,因此吸收短电压瞬变和能量处理能力的能力非常高。

金属氧化物变阻器和碳化硅变阻器的操作非常相似。金属氧化物压敏电阻在额定电压下进行电流,如果施加的电压低于阈值,则停止导通。

碳化硅压敏电阻和金属氧化物变阻器之间的主要区别是漏电流的量。MOV中的漏电流在正常操作条件下非常小。

漏漏电流的原因可以解释如下。在金属氧化物变阻器中,两个即时相邻的锌晶粒将在其边界之间形成二极管结。

因此,金属氧化物变阻器可以被认为是并联连接的大量二极管的集合。因此,当电极之间施加微小电压时,在二极管结跨越二极管结的反向漏电流非常小。

当施加的电压增加并达到钳位电压时,由于雪崩击穿和电子隧道,二极管结断裂,并且允许巨大的电流。金属氧化物压敏电阻具有高水平的非线性电流电压特性。

最大浪涌电流A压敏电阻可能取决于瞬态脉冲的宽度和脉冲重复的数量。瞬态脉冲的典型宽度在20微秒至50微秒的范围内。

如果额定峰值脉冲电流不足,则存在过热的机会。因此,为了避免电路过热,重要的是快速消散从瞬态脉冲吸收的能量。

高压浪涌保护

无论电源是AC还是DC,瞬态电压浪涌都来自许多电源和电路,无论电源如何。这是因为瞬态在电路中产生或从外部源传输到电路中。

在电路内产生的瞬变可以快速增加,并且可能导致电压增加到几千伏的值。这些电压尖峰可能对敏感的电气或电子设备造成严重问题,因此必须防止出现在它们上面。

一些常见的电压瞬态来源如下:

  • 电感电路引起的电压效应L DI / DT(LDI / DT)。这种效果是由于在变压器中切换电感线圈和磁化电流。
  • 电源浪涌。
  • 直流电机切换。

压敏电阻通过电源供电连接,以避免电压瞬变。在AC电源的情况下,该连接可以是相位和中性或相位和相位之间的。

在直流电源的情况下,压敏电阻通过正极和负端子之间的电源连接。在直流电子电路中,压敏电阻可用于电压稳定以防止过压脉冲。

压敏电阻规格

以下是典型变压器的规格。

最大工作电压:它是可以在规定温度下连续施加的峰值稳态直流电压或正弦rms电压。

压敏电阻电压:它是施加指定的DC测量电流的压敏电阻的端子之间的电压。

夹紧电压:它是施加指定脉冲电流的压敏电阻端子之间的电压,以获得峰值电压。

浪涌电流:流过压敏电阻的最大电流。

最大能量:应用瞬态脉冲时散发的最大能量。

浪涌转变:给出浪涌电流后的电压变化。

电容:当电压小于压敏电阻电压时测量。

漏电流:当处于非导通状态时流过压敏电阻的电流。

响应时间:额定电压施加与从非导电状态转换到导电状态之间的时间。

压敏电阻应用程序

压敏电阻在几乎所有重型电路中用于小型电子设计。压敏电阻为AC和DC电路提供高压浪涌保护。

一些应用程序是

  1. 保护电路免受过电压。下面的电路显示了金属氧化物变阻器的连接,以提供单相线路保护。

以下电路类似,除了它还提供地面保护线。

2.在电子电路中,设备对电压的变化非常敏感。因此使用压敏电阻。以下电路是示出保护晶体管的典型变压器。

3.为AC或DC电机提供浪涌保护。

压敏电阻限制

当压敏电阻用于瞬态电压浪涌抑制器时,它可能无法为设备提供电源保护。这是因为在这种情况下存在压敏电阻将导致设备和设备本身的问题。

压敏电阻不能提供以下保护

  1. 设备启动期间的电流浪涌
  2. 短路电流。
  3. 从电压凹凸或欠压。

2回复

  1. 您能解释为什么VDRS始终与继电器联系人并联连接,而不是与归纳负载并行相连?

    我读到一个常见的VDR故障模式是闭合电路,因此与继电器触点并联连接乍一看似乎是不明智的。

    为什么它不如与负载并行连接VDR一样有效和更安全?

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