什么是压敏电阻_压敏电阻的参数与使用
1、概述：
压敏电阻（Varistor）是一种用量最多、最早使用的限压型防护器件。现在大量使用的是氧化锌（ZnO）压敏电阻，属于半导体电阻器的一种。由于它的电压系列齐全（几V～几千V），通流量大小兼备（从几A到几十kA，甚至上百kA），价格低廉，常用在各种交直流电源电路和低频信号/控制电路中作浪涌防护。它的封装形式主要有圆片形和方片形两大类，也有贴片形、大电流模块和高电压模块等。圆片形的基体直径有Ф5、Ф7、Ф10、Ф14、Ф20、Ф25、Ф32、Ф40、Ф53mm等几个系列（加上包封料的成品直径要大一些），方片形的主要是34×34 mm（S34系列）的。
2、特性：
顾名思义，压敏电阻是一种“电阻值对电压敏感”的电阻器。随着加在它上面的电压不断增大，它的电阻值可以从MΩ（兆欧）级变到mΩ（毫欧）级。
当电压较低时，压敏电阻工作于漏电流区，呈现很大的电阻，漏电流很小；当电压升高进入非线性区后，电流在相当大的范围内变化时，电压变化不大，呈现较好的限压特性；电压再升高，压敏电阻进入饱和区，呈现一个很小的线性电阻，由于电流很大，时间一长就会使压敏电阻过热烧毁甚至炸裂。正常使用时压敏电阻处于漏电流区，受到浪涌冲击时进入非线性区泄放浪涌电流，一般不能进入饱和区。
（1）压敏电阻的主要特性参数：
①压敏电压UN（U1mA）：通常以在压敏电阻上通过1mA直流电流时的电压来表示其是否导通的标志电压，这个电压就称为压敏电压UN。压敏电压也常用符号U1mA表示。压敏电压的误差范围一般是±10%。在试验和实际使用中，通常把压敏电压从正常值下降10%作为压敏电阻失效的判据。
②最大持续工作电压UC：指压敏电阻能长期承受的最大交流电压(有效值)Uac或最大直流电压Udc。一般Uac≈0.64U1mA，Udc≈0.83U1mA。
③通流量（最大冲击电流）IP：指压敏电阻能够承受的8/20μs波的最大冲击电流峰值。“能够承受”的含义是，冲击后压敏电压的变化率不大于10%。现行的技术规格书中通常都给出了冲击1次的IP值。
④最大箝位电压（限制电压）VC：技术规格书中给出的最大箝位电压值是指给压敏电阻施加规定的8/20μs波冲击电流IX（A）时压敏电阻上呈现的电压。
实际使用中，压敏电压越高，施加的冲击电流越大，限制电压（或称残压）就越高，可从产品给出的V-I曲线上查到。
⑤额定能量E：额定能量是指压敏电阻能够承受规定波形的冲击电流冲击一次的最大能量（冲击后压敏电压的变化率不大于10%），可用下式表示：
E=K*IP*VC*T
式中：IP、VC见上，T为脉冲宽度，K为与波形有关的常数。对于8/20μs波和10/1000μs波，K=1.4；对于2ms方波，K=1。
⑥额定功率（最大平均功率）Pm：指压敏电阻在室温下，连续承受多次冲击，且各次冲击之间间隔时间较短，因而有热积累效应的情况下，能够承受的最大平均功率。尽管压敏电阻能承受很大的脉冲功率，但能承受的平均功率却很小。
⑦电容C0：指压敏电阻两电极间呈现的电容，在几pF～几百nF的范围内。体积越小，压敏电压越高，电容越小。
⑧漏电流Il：给压敏电阻施加最大直流电压Udc时流过的电流。测量漏电流时，通常给压敏电阻加上Udc=0.83U1mA的电压（有时也用0.75U1mA）。一般要求静态漏电流Il≤20μA（也有要求≤10μA的）。在实际使用中，更关心的不是静态漏电流值本身的大小，而是它的稳定性，即在冲击试验后或在高温条件下的变化率。在冲击试验后或在高温条件下其变化率不超过一倍，即认为是稳定的。
⑨非线性指数α：指电压的变化对电流的影响能力，可用公式表示为：
I=KUα 或 α=log log
由前式可见，α越大表明电压的变化对电流的影响能力越大，非线性特性越好。由后式可见，α是伏安特性上各点斜率的倒数，特性越平坦的地方，α越大（漏电流区和饱和区α=1，又称低α区）。用仪器测量时，一般设定I2=1mA，I1=0.1mA，所以
αT =1/log(U1mA/U0.1 mA)
（2）压敏电阻的降额特性：
对压敏电阻进行冲击试验时，随着所要进行的冲击次数的增加，每次所施加的冲击电流要相应地减小。例如：Ф20基片的标准压敏电阻（U1mA≥82V的），其降额特性如下表所示（可从厂家给出的浪涌寿命次数定额曲线中查到）：
允许冲击次数 1次 2次 10次 100次 1000次 10000次
每次冲击电流 6500A 4000A 2000A 1000A 430A 200A
3、使用指导：
电源防雷器的可靠性、安全性在很大程度上依赖于压敏电阻的正确使用，以下原则可供使用参考。特别要指出的是，在电源防雷设计中还要考虑各个地方的电源质量差别、雷击频度和强度的差别、被保护设备的安装使用情况和冲击耐受能力等的差别，不能用一个公式照搬照套。设计好的防雷保护装置必须在现场使用条件下或尽可能接近真实情况的模拟条件下进行试验验证。
①压敏电压的计算：
一般可用下式计算：
U1mA=KUac
式中：K为与电源质量有关的系数，一般取K=（2～3）,电源质量较好的城市可取小些，电源质量较差的农村（特别是山区）可取大些。Uac为交流电源电压有效值。对于220V～240V交流电源防雷器，应选用压敏电压为470V～620V的压敏电阻较合适。选用压敏电压高一点的压敏电阻，可以降低故障率，延长使用寿命，但残压略有增大。
②标称放电电流的计算：
压敏电阻的标称放电电流应大于要求承受的浪涌电流或每年可能出现的最大浪涌电流。标称放电电流应按压敏电阻浪涌寿命次数定额曲线中冲击10次以上的数值进行计算，约为最大冲击通流量的30%（即0.3 IP）左右。
③压敏电阻的并联：
当一个压敏电阻满足不了标称放电电流的要求时，应采用多个压敏电阻并联使用。有时为了降低限制电压，即使标称放电电流满足要求也采用多个压敏电阻并联。要特别注意的是，压敏电阻并联使用时，一定要严格挑选参数一致的（例如：ΔU1mA≤3V，Δα≤3）进行配对，以保证电流的均匀分配。
④压敏电阻失效的保护：
压敏电阻的失效模式通常是短路，为了防止压敏电阻的失效造成电源短路而起火，可以在每个压敏电阻上串联一个温度保险管或热脱离机构。温度保险管应与压敏电阻有良好的热耦合，当压敏电阻失效（高阻抗短路）时，它所产生的热量把温度保险管熔断，从而使失效的压敏电阻与电路分离，确保设备的安全。当较高的工频暂时过电压作用在压敏电阻上时，可能使压敏电阻瞬间击穿短路（低阻抗短路），而温度保险管还来不及熔断，还可能起火。为避免这种现象发生，可在每个压敏电阻上再串联一个耐冲击工频保险丝（单用工频保险丝则在老化失效时可能不熔断）。也可以把压敏电阻与陶瓷气体放电管串联使用，正常工作时陶瓷气体放电管不导通，压敏电阻没有漏电流，可以大大延长使用寿命；受浪涌冲击时，陶瓷气体放电管首先击穿，然后由压敏电阻限制浪涌电压，总的残压为两者之和，略有增大（几十伏）；冲击过去后，由于压敏电阻限制了电流，放电管不能维持导通而熄弧，恢复为正常工作状态；当压敏电阻短路失效后，因陶瓷气体放电管流过很大的工频电流也会很快失效，但它的失效模式绝大多数是开路，因而不易引起火灾。
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