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      一鍵讀懂壓敏電阻

      2024/7/3

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      簡述壓敏電阻特點(diǎn)和工作原理


      一、壓敏電阻性能特點(diǎn):

      壓敏電阻是指“在一定電壓范圍內(nèi),電阻值隨電壓而變的電阻”,或者是說“電阻值對電壓敏感”的電阻器(英文名稱為: varistor)。

      壓敏電阻是半導(dǎo)體元件。當(dāng)施加在壓敏電阻兩端的電壓從0至U1mA(壓敏電壓)時(shí),流經(jīng)壓敏電阻的電流≤1mA,壓敏電阻阻值較大,我們可以認(rèn)為在這一段壓敏是“絕緣體”;當(dāng)瞬間脈沖高壓入侵時(shí),脈沖電壓峰值超過壓敏電壓,壓敏電阻阻值迅速變小,動(dòng)作反應(yīng)時(shí)間小于20*10-9秒,壓敏“瞬間”變?yōu)椤皩?dǎo)體”。例如:當(dāng)壓敏兩端脈沖電壓峰值是壓敏電壓U1mA的2倍時(shí),壓敏的電阻值通常小于1Ω,它完全是導(dǎo)體了。

      壓敏電阻作用:壓敏電阻工作時(shí),抑制的是單個(gè)或間歇的多個(gè)瞬間浪涌電壓/電流脈沖。

      浪涌持續(xù)時(shí)間:浪涌電壓/電流持續(xù)時(shí)間是微秒、毫秒級的。如常見的1.2/50μs(標(biāo)準(zhǔn)電壓波),8/20μs(電流短波),10/1000μs(電流長波),2mS(方波)等這類瞬間脈沖,對線路中元器件的沖擊猶如“海浪拍岸”,抑制減弱這類破壞性浪涌脈沖是壓敏電阻的專業(yè)專職。而對于施加在其兩端的長時(shí)間過電壓,壓敏電阻則“身陷險(xiǎn)境”弱點(diǎn)顯現(xiàn)。

      壓敏電阻的弱點(diǎn):不能耐受長時(shí)間過電壓。對于出現(xiàn)在AC電網(wǎng)里的故障過電壓,如果AC電壓的峰值>壓敏電壓U1mA,則流過壓敏電阻的電流>1mA,壓敏電阻就處于導(dǎo)通狀態(tài),此時(shí),連續(xù)涌入壓敏電阻的電流就像“決堤的海嘯”(參閱下圖1)。由于壓敏的功率很小,數(shù)秒至數(shù)小時(shí)內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)壓敏電阻冒煙燃燒、內(nèi)部瓷體穿孔的狀況,這個(gè)要特別注意。

      1.jpg

      (圖1)

      二、壓敏電阻工作原理:

      對于壓敏電阻工作原理有各種各樣的描述,為了方便大家理解,下面從“分流作用”和“分壓作用”角度來簡單闡述一下。

      分流作用:從電流角度講,遭遇高壓脈沖時(shí),壓敏電阻阻值瞬間變得遠(yuǎn)小于與之并聯(lián)的被保護(hù)電路的總體阻抗值,脈沖電流大部分通過壓敏電阻,流向設(shè)備外端,壓敏電阻起到分流作用將脈沖大電流的大部分“拒之門外”,保護(hù)設(shè)備免受瞬間大電流高能量的侵?jǐn)_。如下圖2:

      2.jpg

      (圖2)

      分壓作用從電壓角度來講,由于源阻抗R0的配合分擔(dān)了部分脈沖電壓,脈沖電壓在壓敏電阻上只剩下小部分電壓——殘余電壓壓敏的重要參數(shù)),選用合適規(guī)格的壓敏電阻使殘余電壓小于被保護(hù)電路元器件的絕緣耐壓,設(shè)備就不會(huì)因高壓脈沖而損壞了。

      高壓脈沖瞬間消失后,壓敏電阻瞬間又恢復(fù)絕緣狀態(tài),繼續(xù)待命。

       

      備注——關(guān)于源阻抗R0

      上圖2中源阻抗R0定義:在電路上自產(chǎn)生脈沖高電壓的源頭之處起(可以把脈沖高壓源頭看做一個(gè)“電源”),該“電源”與壓敏電阻形成的回路上,壓敏電阻以外的所有元器件及導(dǎo)線的阻抗總和。

      R0在電路上起到了分擔(dān)脈沖電壓、阻礙脈沖電流、消耗脈沖能量的積極作用,有經(jīng)驗(yàn)的工程師在電路設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)有意增加R0

      對于測試設(shè)備,R0就是設(shè)備本身的阻抗。例如:常用的6kV/3k組合波設(shè)備,阻抗R0就是2歐姆。


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