防雷压敏电阻的成分、原理、作用以及使用注意事项


    之前为大家介绍了热敏电阻的有关知识以及测量方法,今天就为大家介绍另外一种电阻——防雷压敏电阻。

  “防雷压敏电阻”是中国大陆的名词,意思是在一定电流电压范围内电阻值随电压而变,或者是说“电阻值对电压敏感”的阻器。英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”, 或者叫做“Varistor”。防雷压敏电阻器的电阻体材料是半导体,所以它是半导体电阻器的一个品种。现在大量使用的“氧化锌”(ZnO)防雷压敏电阻器,它的主体材料有二价元素(Zn)和六价元素氧(O)所构成。所以从材料的角度来看,氧化锌防雷压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。 在中国台湾,防雷压敏电阻器称为“突波吸收器”,有时也称为“电冲击(浪涌)抑制器(吸收器)”。

 

  防雷压敏电阻的主要成份种类

 

  氧化锌,Zinc Oxide;碳化硅,Silicon Carbide;氧化钛,Titanium Oxide

 

  防雷压敏电阻参数有哪些?

 

  防雷压敏电阻最重要的几个参数包括:压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。

 

  压敏电压,是指外加电压高于某个电压后,防雷压敏电阻器的电阻值迅速变小的一个拐点电压。但是这一电压测量不便,为了参数标准化的需要,国际电工委员会人为规定了两个测量压敏电压的直流参考电流为1ma0.1ma,将在这一电流下测量所得电压人为规定为压敏电压。所以严格来讲,防雷压敏电阻的手册上所标的压敏电压,已经不是防雷压敏电阻的“压敏”电压。

 

  通流容量,即最大峰值电流值(maximum peak current),即防雷压敏电阻能够承受的波形为8/20 uS(业界浪涌测试标准波形)的最大浪涌电流峰值。目前防雷压敏电阻器的手册中通常给出两个能量容量的参数,一个是一次8/20 uS浪涌冲击指标,一个是两次8/20 uS浪涌冲击指标。

 

  结电容,防雷压敏电阻在导通前的电阻值非常大,可视为电介质,两个电极间存在着纳法级的电容,需要格外注意。也正是由于这个原因,防雷压敏电阻器少用于高频电路和数字电路中。

 

  动作原理

 

  突波吸收器之保护原理: 防雷压敏电阻在预备状态时,相对于受保护之电子组件而言, 具有很高的阻抗(数兆欧姆)而且不会影响原设计电路之特性。 但当瞬间突波电压出现(超过突波吸收器之崩溃电压时), 该突波吸收器之阻抗会变低(仅有几个欧姆)并造成线路短路,也因此电子产品或较昂贵之组件受到保护。

 

  金属氧化物防雷压敏电阻

 

  最常见的防雷压敏电阻是金属氧化物防雷压敏电阻(MOV,Metal Oxide Varistor),它包含由氧化锌颗粒与少量其他金属氧化物或聚合物间隔构成的陶瓷块,夹于两金属片间。颗粒与邻近氧化物交界处会形成二极管效应,由于有大量杂乱颗粒,使得它等同于一大堆背向相连的二极管,低电压时只有很小的逆向漏电电流,当遇到高电压时,二极管因热电子与隧道效应而发生逆向崩溃,流通大电流。因此,防雷压敏电阻的电流-电压特性曲线具有高度的非线性:低电压时电阻高、高电压时电阻低。

 

  由于主要成份或品牌的不同,金属氧化物防雷压敏电阻有时还可以看到这些名称: ZNRZinc-Oxide Non-linear Resistor,氧化锌非线性电阻)、ZOVZinc-Oxide Varistor)、CNRComposite Nonlinear Resistor),TNRTitanium-Oxide based Non-linear Resistor,氧化钛非线性电阻)不过也可能是Toshiba Non-linear Resisto,东芝公司的非线性电阻等。

 

  作用

 

  防雷压敏电阻有什么用?防雷压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阈值“UN”时,流过它的电流极小,相当于一只关死的阀门,当电压超过UN时,它的阻值变小,这样就使得流过它的电流激增而对其他电路的影响变化不大从而减小过电压对后续敏感电路的影响。利用这一功能,可以抑制电路中经常出现的异常过电压,保护电路免受过电压的损害。

 

  应用领域有哪些?

 

  1、电源端子的突波防护;2、接口端子的突波防护,如电话线接口等。

    注意事项:

  一些人以为突波吸收装置里的防雷压敏电阻可以提供完整的电压保护,但不幸的,防雷压敏电阻或突波吸收器所能承受的能量或功率有限,不能提供持续性的过电压保护。持续的过电压会破坏保护装置(防雷压敏电阻或突波吸收器),并对设备造成损害,并可能有着火的危险。

 

  防雷压敏电阻不能提供保护的部分还有:开机时的冲击电流、短路时的过电流、电压突降等情况,这些情况需要其他方式的防护[此外,也有少数保护装置会侦测电源电压,如超过危险限度时会以继电器将电源切离。

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