壓力校驗儀的欠壓保護功能壓敏電阻器起了很大作用

壓力校驗儀的欠壓保護功能壓敏電阻器起了很大作用

壓敏電阻器

壓敏電阻器簡稱“vsr",是20世紀70年代開發出來的一種對電壓變化十分敏感的非線性過電壓保護半導體器件。壓敏電阻器的電阻值會隨著電壓的增加而急劇下降，具有限壓型伏安特性，可廣泛應用于抑制和吸收各種電子及電氣電路中存在的過電壓信號。由于普通壓敏電阻器屬于無極性兩端過電壓保護器件，所以無論是應用于交流電路還是直流電路，只需將其并聯在被保護設備的電源輸入端或相關元器件的兩端，即可達到各種過電壓保護目的。

壓敏電阻器具有溫度系數小，電壓范圍寬、抑制過電壓(或耐浪涌電流)能力強、響應速度快、壽命長、體積小、價格便宜等優點，目前在各種電子、電氣設備中得到廣泛應用。氧化鋅(zno)壓敏電阻器是一種的壓敏電阻器。

結構及特點

常見壓敏電阻器的基本結構如圖所示，它采用典型的半導體陶瓷工藝制作。其核心材料為氧化鋅(或碳化硅、鈦酸鋇等),而氧化鋅的微觀結構中又包括氧化鋅晶粒和晶粒周圍的晶界層。氧化鋅晶粒的電阻率很低，而晶界層的電阻率卻很高，晶粒與晶界層的接觸面之間形成一個相當于齊納二極管的勢壘，構成一個壓敏單元。每個單元的擊穿電壓大約為3.5v。在壓敏電阻器內許許多多的這種單元進行串聯和并聯，便構成了壓敏電阻器的基體。串聯的單元越多，其擊穿電壓就越高；基片的橫截面積越大，相當于并聯的導電路徑越多，其允許通過的電流(通流容量)也越大。壓敏電阻器在工作時，每個壓敏電阻單元都能承擔浪涌能量，也就是說整個電阻體都能承擔能量，這不像半導體穩壓二極管(齊納二極管)那樣只是結區承受電功率，這就是壓敏電阻器為什么比半導體穩壓二極管能承受大得多的通過電流，并且吸收能量的原因。

壓敏電阻器的伏安特性曲線如圖所示。我們知道，普通電阻器兩端接上電壓時，流過電阻器的電流與所加電壓的關系成正比(即遵從歐姆定律),其伏安特性呈線性。但壓敏電阻器截然不同，它的伏安特性不遵從歐姆定律，而是呈特殊的非線性關系。當壓敏電阻器兩端所加電壓在標稱電壓(臨界數值)以內時，其電阻值幾乎為無窮大，僅有微安級(≤50μa)的電流通過，器件處于高電阻狀態；而當其兩端的電壓超過標稱電壓后，一個小的電壓增量會引起一個大的電流增加，此時電阻值急劇下降，器件處于導通狀態，其工作電流可猛增至數十至上千安培(a),而反應時間僅為納秒(ns)或毫秒(ms)級。只要壓敏電阻器的工作狀態不超過極限值，則在其兩端電壓回落至標稱電壓值以下時，它的電阻值又會恢復到接近無窮大。

圖壓敏電阻器的基本結構圖壓敏電阻器的伏安特性曲線

壓敏電阻器在國外又被稱為“斬波器"、“限幅器"等，我國中國臺灣地區還被稱為“突波吸收器",這是從其實際用途得名的。利用壓敏電阻器的限壓特性，可以限制被保護電路自身或外部侵入的異常沖擊電壓，并可抑制浪涌電流，以保護電路中的元器件不被損壞。例如，當供電網絡疊加有過電壓脈沖時，若接上合適的壓敏電阻器，則過電壓峰值波形將會被削平，并被限制在一定的幅度內。又如，在電話機進線的兩端并接上合適的壓敏電阻器，可起到瞬態過電壓保護作用，能夠有效防止雷電等對電話機造成的損害。與其他過壓保護器件相比，壓敏電阻器具有抑制過電壓能力強、響應速率快、漏電流小等優點，而且其體積小、可靠性高、價格低廉，因此被廣泛應用于各種電子、電氣電路中，作為過電壓保護、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護半導體元器件等使用。

外形和種類

常見壓敏電阻器外形比較單一，如按安裝方式不同區分，可分為圖所示的插接式和貼片式兩大類。大多數插接式壓敏電阻器的外形與高壓圓片形瓷介電容器的外形非常相似，區別在于壓敏電阻器的扁圓片往往顯得稍厚一些。

圖常用壓敏電阻器實物外形

壓敏電阻器的種類很多，按其結構不同可分為：體型壓敏電阻器(其伏安特性的非線性主要是由電阻體本身的半導體性質形成)、結型壓敏電阻器(其非線性主要由電阻體與金屬電極間的非歐姆接觸形成)、膜狀壓敏電阻器等。按其材料來分類，可分為氧化鋅壓敏電阻器、碳化硅壓敏電阻器、鈦酸鋇壓敏電阻器、金屬氧化物壓敏電阻器等。按其伏安特性可分為無極性(對稱型)和有極性(非對稱型)壓敏電阻器。

常用的壓敏電阻器幾乎全是氧化鋅體型壓敏電阻器，它是一種具有電壓電流對稱特性的無極性壓敏電阻器。這種產品主要用來保護各種電子產品或組件免于受開關或雷擊誘發所產生的“突波"影響，其非線性指數的特性與用途的多樣性，以及可以廉價批量生產等優點，使其得到廣泛應用。

主要參數

壓敏電阻器的參數有標稱電壓、通流容量、允許誤差、漏電流、殘壓比、電壓比、電壓(電流)溫度系數、電壓非線性系數、靜態電容量、額定功率等多種，業余制作或維修時只需要掌握以下3項參數即可。

①標稱電壓(uima)。也稱壓敏電壓、擊穿電壓或閾值電壓，它是指壓敏電阻器通過1ma直流電流時，在其兩端所施加的電壓值。常用uma表示，其單位是伏特(v)。當加到壓敏電阻器兩端的電壓超過標稱電壓時，壓敏電阻器的阻值將會急劇減小。

②通流容量。也稱通流量，是指在規定的條件(以規定的時間間隔和次數，施加標準的沖擊電流)下，允許通過壓敏電阻器上的最大脈沖(峰值)電流值。實際使用時，要求短時間(幾微秒至幾毫秒)內流過壓敏電阻器的最大脈沖(峰值)電流不得超過通流容量。

③漏電流。也稱等待電流，是指在壓敏電阻器兩端加有75%標稱電壓時，通過壓敏電阻器的直流電流。壓敏電阻器的漏電流通常小于50μa。該值實際上反映了壓敏電阻器在接入電路后，平時所消耗的功率大小。很顯然，漏電流越小越好。

型號命名

國產壓敏電阻器的型號命名遵循了敏感電阻器(包括光敏電阻器、熱敏電阻器、濕敏電阻器、氣敏電阻器、力敏電阻器、磁敏電阻器等)的統一命名規則，其型號一般由4部分組成，格式和含義如圖所示。第1部分用漢語拼音字母“m"表示“敏感電阻器"。第2部分用漢語拼音字母“y"表示“壓敏電阻器"。第3部分用漢語拼音字母表示用途或特征，如“l"表示防雷用、“h"表示滅弧用、“e"表示消噪用、“b"表示補償用、“c"表示消磁用、“g"表示高壓保護用、“m"表示防靜電用、“w"表示穩壓用、“k"表示高可靠型、“n"表示高能型、“p"表示高頻型、“t"表示特殊型、“z"表示組合型等。注意有些通用型產品省略了該部分字母。第4部分用阿拉伯數字表示產品序號，有的在序號的后面還標有標稱電壓、通流容量、尺寸(如扁圓片電阻體的直徑)、電壓誤差(用字母表示)等。例如：myl1-1型表示防雷用壓敏電阻器，其序號為1-1;my31-270/3型表示標稱電壓為270v、通流容量為3ka的普通壓敏電阻器，其序號為31。

表給出了一些常用國產壓敏電阻器的型號及性能參數，僅供參考。

圖國產壓敏電阻器的命名規

常用國產壓敏電阻器的性能參數

產品標識

常用壓敏電阻器作為一種兩端、無極性過壓保護器件，其體積越大(扁圓片型產品直徑越大),通流容量也就越大。對于不知道通流容量大小的壓敏電阻器，通過對比體積大小，并參照表的相關參數，可以判斷出通流容量的大小。

通常，壓敏電阻器的外殼上都直接標出型號(包括后綴的規格),如圖(a)所示。

由于常見壓敏電阻器的體積相對于一般的阻容元器件來說都比較大，所以有的產品在其殼體上標出型號的同時，還像圖(b)所示的那樣，在型號后面單獨標出它的重要參數——標稱電壓和通流容量等。實際中，還有許多通用型壓敏電阻器都不標出型號，而只標出產品尺寸、標稱電壓及其誤差等參數，如圖(c)所示。注意，圖中“361k"的含義為：“361"表示標稱電壓為36×10'=360v, “k"表示誤差為±10%(如果是字母“l",則誤差為±15%)。若標注為“360",則表示標稱電壓為36×10?=36v。

還有一些體積比較小的壓敏電阻器，只標出標稱電壓，如圖(d)所示。

圖常用壓敏電阻器的標注方法

電路符號

壓敏電阻器的符號如圖左邊所示，其圖形符號是以普通電阻器符號為基礎，增加了一條斜線，并在斜線一端標出斜體字母“u",以明確表示這是一只電阻值與電壓相關的壓敏電阻器。當同一個電路圖中出現多個壓敏電阻器時，可按習慣在文字符號“rv"(或r)后面加上數字編號，以示區別。在一些進口電器(主要是日本產品)的圖紙中，壓敏電阻器常采用圖右邊所示的符號。

圖壓敏電阻器的符號