压敏电阻和应用

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，与齐纳二极管类似。

“压敏电阻”一词是 VARI -able resi的组合 - STOR 用于描述他们在开发初期的操作方式，这有点误导，因为压敏电阻不能像电位器或变阻器一样手动变化。

压敏电阻

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，压敏电阻自动改变其电阻值随着电压的变化使其成为电压相关的非线性电阻或简称VDR。

现在的电阻体压敏电阻由半导体材料制成，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，适用于交流和直流电压应用。

在许多方面，压敏电阻的尺寸和尺寸相似设计成电容器并经常被混淆为一体。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，无论它们是由交流电源还是直流电源供电，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。电路中的瞬态电压可以快速上升，将电压升高到几千伏，这些电压尖峰必须防止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于感应线圈和变压器磁化电流的切换，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 L（di / dt）效应。

交流波形瞬态

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压敏电阻通过主电源连接在电路中 - 用于交流操作的中性，相间，或用于直流操作的正到负，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。

压敏电阻静电

在正常操作下，压敏电阻具有非常高的电阻，因此其部分名称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工作。

然而，当电压压敏电阻两端（极性值）超过压敏电阻额定值，其有效电阻随着电压的增加而强烈下降，如图所示。

从欧姆定律我们知道固定电阻的电流 - 电压（IV）特性如果 R 保持不变，则为直线。然后，电流与电阻两端的电位差成正比。

但压敏电阻的I-V曲线不是直线，因为电压的微小变化会导致电流发生显着变化。下面给出了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，压敏电阻具有对称的双向特性，即压敏电阻在正弦波形的两个方向（象限Ι和ΙΙΙ）中工作，其行为方式与连接的两个齐纳二极管相似-to-回来。当不导通时，I-V曲线显示出线性关系，因为流过压敏电阻的电流保持恒定，并且只有几微安的“泄漏”电流。这是因为它的高电阻起到开路的作用，并且在压敏电阻上的电压（任一极性）达到特定的“额定电压”之前保持不变。

这个额定或钳位电压是整个电压。压敏电阻用规定的直流电流1mA测量。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。在此电压水平下，压敏电阻开始从其绝缘状态变为导通状态。

当压敏电阻两端的瞬态电压等于或大于额定值时，器件的电阻突然变为由于半导体材料的雪崩效应，非常小的变阻器变成导体。流过压敏电阻的小漏电流迅速上升，但其上的电压被限制在恰好高于压敏电压的水平。

换句话说，压敏电阻通过允许更多电压来自我调节其上的瞬态电压。电流流过它，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各种电流，从而削减任何电压尖峰。

压敏电阻电容值

由于在其两个端子之间的变阻器的主导电区域表现得像电介质，在其钳位电压以下，变阻器的作用类似于电容器而不是电阻器。每个半导体压敏电阻的电容值都直接取决于其面积，并与其厚度成反比。

当用于直流电路时，压敏电阻的电容或多或少保持恒定，前提是所施加的电压不会增加到钳位电压以上，并在接近其最大额定连续直流电压时突然下降。

然而，在交流电路中，此电容会影响器件在非导通泄漏区域的体电阻其IV特征。由于它们通常与电气设备并联以保护其免受过电压的影响，因此变阻器的漏电阻随着频率的增加而迅速下降。

这种关系与频率和由此产生的并联电阻近似成线性关系。 ，对于普通电容器，其AC电抗 Xc 可以使用通常的 1 /（2πC）来计算。然后随着频率的增加，其泄漏电流也随之增加。

但是，除了基于硅半导体的压敏电阻外，还开发了金属氧化物压敏电阻，以克服与碳化硅材料相关的一些局限性。

金属氧化物压敏电阻

金属氧化物压敏电阻或MOV，是一种电压相关电阻，其中电阻材料是金属氧化物，主要是氧化锌（ZnO）压制成陶瓷状材料。金属氧化物压敏电阻由大约90％的氧化锌作为陶瓷基材和其他填充材料组成，用于形成氧化锌颗粒之间的连接点。

金属氧化物压敏电阻是目前最常见的电压钳位装置可用于各种电压和电流。在其结构中使用金属氧化物意味着MOV在吸收短期电压瞬变方面非常有效，并且具有更高的能量处理能力。

与普通压敏电阻一样，金属氧化物压敏电阻在特定情况下开始传导当电压低于阈值电压时，电压停止导通。标准碳化硅（SiC）压敏电阻和MOV型压敏电阻之间的主要区别在于，通过MOV的氧化锌材料的漏电流在正常工作条件下是非常小的电流，并且其在钳位瞬态中的操作速度要快得多。

MOV通常具有径向引线和坚硬的外部蓝色或黑色环氧树脂涂层，其非常类似于圆盘陶瓷电容器，并且可以以类似的方式物理地安装在电路板和PCB上。典型金属氧化物压敏电阻的构造如下：

金属氧化物压敏电阻构造

要为特定应用选择正确的MOV，需要了解源阻抗和瞬态脉冲功率。对于输入线路或相位瞬变，正确的MOV的选择稍微困难一些，因为通常电源的特性是未知的。一般来说，MOV选择用于电路电源瞬变和尖峰的电气保护通常只是一个有根据的猜测。

然而，金属氧化物压敏电阻可用于各种变阻器电压，从大约10伏到1000伏以上的交流电或直流电，因此可以通过了解电源电压来帮助选择。例如，选择MOV或硅压敏电阻，对于电压，其最大连续均方根电压额定值应略高于最高预期电源电压，例如120伏电源为130伏有效值，230伏为260伏有效值供应。

压敏电阻的最大浪涌电流值取决于瞬态脉冲宽度和脉冲重复次数。可以对瞬态脉冲的宽度做出假设，其通常为20至50微秒（μs）长。如果峰值脉冲电流额定值不足，则压敏电阻可能会过热并损坏。因此，如果压敏电阻在没有任何故障或降级的情况下运行，它必须能够快速消耗瞬态脉冲的吸收能量并安全返回其预脉冲状态。

压敏电阻应用

压敏电阻具有许多优点，可用于许多不同类型的应用，用于抑制从家用电器和照明到交流或直流电源线上的工业设备的电源瞬变。压敏电阻可以直接连接在主电源和半导体开关之间，用于保护晶体管，MOSFET和晶闸管桥。

压敏电阻应用

压敏电阻汇总

在本教程中，我们已经看到电压相关电阻或VDR的基本功能是保护电子设备和电路免受电压浪涌的影响。尖峰，例如由感应开关瞬变产生的尖峰。

由于这种变阻器用于敏感电子电路，以确保如果电压突然超过预定值，压敏电阻将有效地成为短路保护压电电路由于能够承受数百安培的峰值电流而从电压分流的电路。

压敏电阻是一种具有非线性，非欧姆电流电压特性且可靠的电阻器提供过电压保护的经济方法nts和surges。

他们通过在较低电压下充当高阻阻断器件并在较高电压下充当良好的低电阻导电器件来实现这一目标。压敏电阻在保护电气或电子电路方面的有效性取决于压敏电阻在电压，电流和能量耗散方面的正确选择。

金属氧化物压敏电阻或MOV通常由小圆盘制成形金属氧化锌材料。它们具有特定电压范围的许多值。 MOV的额定电压称为“变阻器电压”，当电流为1mA时，压敏电阻上的电压通过器件。当器件开始导通时，该变阻器电压电平基本上是I-V特性曲线上的点。金属氧化物压敏电阻也可以串联连接，以提高额定钳位电压。

虽然金属氧化物压敏电阻广泛用于许多交流电力电子电路，以防止瞬态过电压，但也有其他类型的固体状态电压抑制设备，如二极管，齐纳二极管和抑制器，它们都可以用于某些交流或直流电压抑制应用以及压敏电阻。