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[分享] 压敏电阻基础知识、工作原理及特性教程

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一粒金砂(初级)

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发表于 5 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式

压敏电阻是一种无源双端固态半导体器件,用于为电气和电子电路提供保护。

与提供过流保护的保险丝或断路器不同,压敏电阻通过电压钳位提供过压保护,其方式与齐纳二极管类似。

压敏电阻”这个词是VARI -able res- STOR这个词的组合,用于描述它们在早期开发过程中的运行方式,这有点误导,因为压敏电阻不能像电位计或变阻器一样手动变化。

但与可变电阻不同,其电阻值可在其最小值和最大值之间手动变化,压敏电阻随其电压的变化自动改变其电阻值,使其成为电压相关的非线性电阻或简称VDR。


压敏电阻


压敏电阻的符号在我们之前的文章里已经详细讲解过,在这里就不再赘述了。

如今,压敏电阻的电阻体由半导体材料制成,使其成为一种具有非欧姆对称电压和电流特性的半导体电阻器,适用于交流和直流电压应用。

在许多方面,压敏电阻在尺寸和设计上看起来与电容器相似,并且经常被混淆为一体。然而,电容器不能像压敏电阻那样抑制电压浪涌。当对电路施加高压浪涌时,结果通常对电路造成灾难性影响,因此压敏电阻在保护精密电子电路免受开关尖峰和过电压瞬变方面起着重要作用。

瞬态浪涌源自各种电路和电源,无论它们是由AC还是DC供电,因为它们通常在电路本身内产生或从外部源传输到电路中。电路内的瞬态可以迅速上升,将电压增加到几千伏,并且必须防止这些电压尖峰出现在精密的电子电路和元件上。

最常见的电压瞬变源之一是由感应线圈和变压器磁化电流的切换引起的L(di / dt)效应,直流电机开关应用以及荧光照明电路或其他电源浪涌的接通引起的浪涌。



交流波形瞬变


压敏电阻通过主电源连接在电源中,相电压为中性,相间为交流操作,或者为负直流操作,并具有适合其应用的额定电压。压敏电阻也可用于直流电压稳定,特别是用于防止过压脉冲的电子电路。


在正常操作下,压敏电阻具有非常高的电阻,因此其名称的一部分通过允许较低阈值电压不受影响地以与齐纳二极管类似的方式操作。

然而,当变阻器两端的电压(任一极性)超过变阻器额定值时,其有效电阻随着电压的增加而强烈下降,如图所示。



压敏电阻静电阻


根据欧姆定律,我们知道固定电阻的电流 - 电压(IV)特性是直线,条件是R保持不变。然后,电流与电阻两端的电位差成正比。

但压敏电阻的IV曲线不是直线,因为电压的微小变化会引起电流的显着变化。下面给出标准压敏电阻的典型归一化电压 - 电流特性曲线。



压敏电阻特性曲线


从上面我们可以看出,变阻器具有对称的双向特性,即变阻器在正弦波形的两个方向(象限I和II)中操作,其行为方式类似于背对背连接的两个齐纳二极管。当不导通时,IV曲线显示出线性关系,因为流过压敏电阻的电流保持恒定并且仅在几微安的“泄漏”电流下很低。这是由于其高电阻起到开路的作用,并且在变阻器两端的电压(任一极性)达到特定的“额定电压”之前保持不变。

该额定或钳位电压是在规定的1mA直流电流下测量的压敏电阻两端的电压。也就是说,在其端子上施加的DC电压电平允许1mA的电流流过变阻器电阻体,其本身取决于其构造中使用的材料。在该电压电平下,变阻器开始从其绝缘状态变为导通状态。

当变阻器两端的瞬态电压等于或大于额定值时,由于半导体材料的雪崩效应,器件的电阻突然变得非常小,使变阻器变成导体。流过变阻器的小漏电流迅速上升,但其上的电压被限制在恰好高于变阻器电压的电平。

换句话说,压敏电阻通过允许更多的电流流过它来自我调节其上的瞬态电压,并且由于其陡峭的非线性IV曲线,它可以在很窄的电压范围内通过广泛变化的电流,从而削减任何电压尖峰。


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宇宙尘埃

发表于 4 天前 | 显示全部楼层
谢谢分享!


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一粒金砂(初级)

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 楼主| 发表于 4 天前 | 显示全部楼层

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一粒金砂(高级)

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发表于 4 天前 | 显示全部楼层
不错的分享,谢谢。


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