公司简介 COMPANY INTRODUCTION 一键读懂压敏电阻

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简述压敏电阻特点和工作原理


一、压敏电阻性能特点:

压敏电阻是指“在一定电压范围内,电阻值随电压而变的电阻”,或者是说“电阻值对电压敏感”的电阻器(英文名称为: varistor)。

压敏电阻是半导体元件。当施加在压敏电阻两端的电压从0至U1mA(压敏电压)时,流经压敏电阻的电流≤1mA,压敏电阻阻值较大,我们可以认为在这一段压敏是“绝缘体”;当瞬间脉冲高压入侵时,脉冲电压峰值超过压敏电压,压敏电阻阻值迅速变小,动作反应时间小于20*10-9秒,压敏“瞬间”变为“导体”。例如:当压敏两端脉冲电压峰值是压敏电压U1mA的2倍时,压敏的电阻值通常小于1Ω,它完全是导体了。

压敏电阻作用:压敏电阻工作时,抑制的是单个或间歇的多个瞬间浪涌电压/电流脉冲。

浪涌持续时间:浪涌电压/电流持续时间是微秒、毫秒级的。如常见的1.2/50μs(标准电压波),8/20μs(电流短波),10/1000μs(电流长波),2mS(方波)等这类瞬间脉冲,对线路中元器件的冲击犹如“海浪拍岸”,抑制减弱这类破坏性浪涌脉冲是压敏电阻的专业专职。而对于施加在其两端的长时间过电压,压敏电阻则“身陷险境”弱点显现。

压敏电阻的弱点:不能耐受长时间过电压。对于出现在AC电网里的故障过电压,如果AC电压的峰值>压敏电压U1mA,则流过压敏电阻的电流>1mA,压敏电阻就处于导通状态,此时,连续涌入压敏电阻的电流就像“决堤的海啸”(参阅下图1)。由于压敏的功率很小,数秒至数小时内就会出现压敏电阻冒烟燃烧、内部瓷体穿孔的状况,这个要特别注意。

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(图1)

二、压敏电阻工作原理:

对于压敏电阻工作原理有各种各样的描述,为了方便大家理解,下面从“分流作用”和“分压作用”角度来简单阐述一下。

分流作用:从电流角度讲,遭遇高压脉冲时,压敏电阻阻值瞬间变得远小于与之并联的被保护电路的总体阻抗值,脉冲电流大部分通过压敏电阻,流向设备外端,压敏电阻起到分流作用将脉冲大电流的大部分“拒之门外”,保护设备免受瞬间大电流高能量的侵扰。如下图2:

2.jpg

(图2)

分压作用从电压角度来讲,由于源阻抗R0的配合分担了部分脉冲电压,脉冲电压在压敏电阻上只剩下小部分电压——残余电压压敏的重要参数),选用合适规格的压敏电阻使残余电压小于被保护电路元器件的绝缘耐压,设备就不会因高压脉冲而损坏了。

高压脉冲瞬间消失后,压敏电阻瞬间又恢复绝缘状态,继续待命。

 

备注——关于源阻抗R0

上图2中源阻抗R0定义:在电路上自产生脉冲高电压的源头之处起(可以把脉冲高压源头看做一个“电源”),该“电源”与压敏电阻形成的回路上,压敏电阻以外的所有元器件及导线的阻抗总和。

R0在电路上起到了分担脉冲电压、阻碍脉冲电流、消耗脉冲能量的积极作用,有经验的工程师在电路设计时会有意增加R0

对于测试设备,R0就是设备本身的阻抗。例如:常用的6kV/3k组合波设备,阻抗R0就是2欧姆。