壓敏電阻功能

壓敏電阻是電源口浪涌保護的不可或缺的保護器件，它具有類似于二極管的非線性，非歐姆 電流-電壓特性。然而，與二極管相反，它在兩個橫向電流方向上具有相同的特性。傳統上，壓敏電阻的確是通過連接兩個整流器來構造的，例如反并聯的氧化銅或氧化鍺整流器組態。在低電壓下，壓敏電阻具有較高的電阻，該電阻隨著電壓的升高而減小。現代壓敏電阻主要基于燒結的陶瓷金屬氧化物材料，這些材料僅在微觀尺度上表現出方向性。這種類型通常稱為金屬氧化物壓敏電阻（MOV）。

  

壓敏電阻被用作電路中的控制或補償元件，以提供最佳工作條件或防止過大的瞬態電壓。當用作保護設備時，它們在觸發時會將過高電壓產生的電流與敏感組件分流。

壓敏電阻靜態電阻

  

在正常工作狀態下，壓敏電阻具有很高的電阻，因此，其一部分就是通過允許較低的閾值電壓不受影響地以與齊納二極管類似的方式工作。

但是，當壓敏電阻兩端的電壓（任一極性）都超過壓敏電阻的額定值時，其有效電阻會隨著電壓的升高而大大降低。

根據歐姆定律，只要R保持恒定，固定電阻器的電流-電壓（IV）特性就是一條直線。然后，電流與電阻兩端的電勢差成正比。

但是壓敏電阻的IV曲線不是一條直線，因為電壓的微小變化會引起電流的顯著變化。下面給出了標準壓敏電阻的典型歸一化電壓與電流特性曲線。

壓敏電阻特性曲線

  

從上方我們可以看到，壓敏電阻具有對稱的雙向特性，也就是說，壓敏電阻在正弦波形的兩個方向（象限I和II）上工作，其行為類似于背對背連接的兩個齊納二極管。當不導通時，IV曲線顯示為線性關系，因為流經壓敏電阻的電流保持恒定且僅在幾微安的“泄漏”電流時很低。這是由于其高電阻充當開路，并保持恒定，直到壓敏電阻兩端的電壓（任一極性）達到特定的“額定電壓”為止。

該額定電壓或鉗位電壓是在規定的1mA直流電流下測得的壓敏電阻兩端的電壓。也就是說，在其端子上施加的直流電壓電平允許1mA的電流流過壓敏電阻的電阻體，而電阻體本身取決于其構造中使用的材料。在此電壓電平下，壓敏電阻開始從其絕緣狀態變為導通狀態。

當壓敏電阻兩端的瞬態電壓等于或大于額定值時，由于其半導體材料的雪崩效應，器件的電阻突然變得很小，從而將壓敏電阻變成導體。流經壓敏電阻的小泄漏電流迅速上升，但其兩端的電壓被限制在剛好高于壓敏電阻電壓的水平。

換句話說，壓敏電阻通過允許更多的電流流過而自動調節其兩端的瞬態電壓，并且由于其陡峭的非線性IV曲線，它可以在狹窄的電壓范圍內通過變化范圍很大的電流，從而消除了任何電壓尖峰。

壓敏電阻值

由于壓敏電阻在其兩個端子之間的主要導電區域的行為就像電介質，因此在其鉗位電壓以下，壓敏電阻的作用就像電容器而不是電阻。每個半導體壓敏電阻的電容值直接取決于其面積，并且隨其厚度成反比。

當在直流電路中使用時，壓敏電阻的電容或多或少保持恒定，只要所施加的電壓不會增加到高于鉗位電壓電平，并在其最大額定連續直流電壓附近突然下降。

但是，在交流電路中，此電容會影響其IV特性的非導電泄漏區域中的器件的體電阻。由于它們通常與電氣設備并聯以防止過電壓，所以壓敏電阻的泄漏電阻會隨著頻率的升高而迅速下降。

這種關系與頻率和所產生的并聯電阻，它的交流電抗Xc大致成線性關系，可以像普通電容器那樣使用通常的1 /（2πC）來計算。然后，隨著頻率增加，其泄漏電流也增加。

但是，除了基于硅半導體的壓敏電阻之外，還開發了金屬氧化物壓敏電阻來克服與其碳化硅表親相關的一些限制。

金屬氧化物壓敏電阻

所述金屬氧化物變阻器或MOV的簡稱，是一個電壓相關電阻器，其中電阻材料是金屬氧化物，主要按壓氧化鋅（ZnO）為陶瓷類材料。金屬氧化物壓敏電阻由大約90％的氧化鋅作為陶瓷基礎材料以及其他填充材料組成，用于在氧化鋅晶粒之間形成結。

現在，金屬氧化物壓敏電阻是最常見的電壓鉗位器件，可用于各種電壓和電流。在其結構中使用金屬氧化物意味著MOV在吸收短期電壓瞬變方面非常有效，并且具有更高的能量處理能力。

與普通壓敏電阻一樣，金屬氧化物壓敏電阻在特定電壓下開始導通，并在電壓降至閾值電壓以下時停止導通。標準碳化硅（SiC）壓敏電阻和MOV型壓敏電阻之間的主要區別在于，在正常工作條件下，流經MOV氧化鋅材料的泄漏電流很小，而其在鉗位瞬態過程中的工作速度要快得多。

MOV通常具有徑向引線和堅硬的外部藍色或黑色環氧樹脂涂層，該涂層與圓盤陶瓷電容器非常相似，可以以類似的方式物理安裝在電路板和PCB上。典型的金屬氧化物壓敏電阻的結構如下：

金屬氧化物壓敏電阻結構

  

為了為特定應用選擇正確的MOV，希望對源阻抗和瞬態可能的脈沖功率有所了解。對于輸入的線路或相位瞬變，正確選擇MOV會比較困難，因為通常電源的特性是未知的。通常，選擇MOV進行電路電氣保護以免受電源瞬變和尖峰的影響，只是出于有根據的猜測。

但是，金屬氧化物壓敏電阻的壓敏電阻電壓范圍很廣，從AC或DC約10伏到1,000伏以上，因此可以通過了解電源電壓來進行選擇。例如，為此選擇一個MOV或硅壓敏電阻，對于其電壓，其最大連續均方根電壓額定值應剛好高于最高預期電源電壓，例如120伏電源的均方根值為130伏，230伏電源的均方根為260伏。供應。

壓敏電阻將采用的最大浪涌電流值取決于瞬態脈沖寬度和脈沖重復次數。可以對瞬態脈沖的寬度進行假設，該寬度通常為20至50微秒（μs）長。如果峰值脈沖電流額定值不足，則壓敏電阻可能會過熱并損壞。因此，為了使壓敏電阻正常工作而不會發生任何故障或退化，它必須能夠快速耗散瞬態脈沖的吸收能量，并安全地返回到其預脈沖狀態。

壓敏電阻應用

壓敏電阻具有許多優點，可用于許多不同類型的應用中，以抑制交流或直流電源線上從家用電器，照明設備到工業設備的電源瞬變。壓敏電阻可以直接連接在電源和半導體開關之間，以保護晶體管，MOSFET和晶閘管橋。

  

內容聲明：本文轉載自其它來源，轉載目的在于傳遞更多信息，不代表立創商城贊同其觀點和對其真實性負責，僅作學習與交流目的使用。