压敏电阻 热敏电阻

压敏电阻 热敏电阻
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压敏电阻 热敏电阻
什么是压敏电阻
压敏电阻是“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.
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）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,氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”.
压敏电阻器是按其用途来命名的,称为"突波吸收器".压敏电阻器按其用途有时也称为“电冲击（浪涌）抑制器（吸收器）”.
结构——根据半导体材料的非线性特性制成的.
特性——压敏电阻器的电压与电流不遵守欧姆定律,而成特殊的非线性关系.当两端所加电压低于标称额定电压值时,压敏电阻器的电阻值接近无穷大,内部几乎无电流流过；当两端所加电压略高于标称额定电压值时,压敏电阻器将迅速击穿导通,并由高阻状态变为低阻状态,工作电流也急剧增大；当两端所加电压低于标称额定电压值时,压敏电阻器又恢复为高阻状态；当两端所加电压超过最大限制电压值时,压敏电阻器将完全击穿损坏,无法再自行恢复.
作用与应用——广泛应用于家用电器及其它电子产品中,起过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等.
压敏电阻电路的“安全阀”作用
压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阀值"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,流过它的电流激增,相当于阀门打开.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.
压敏电阻的应用类型
不同的使用场合,应用压敏电阻的目的,作用在压敏电阻上的电压/电流应力并不相同, 因而对压敏电阻的要求也不相同,注意区分这种差异,对于正确使用是十分重要的.
根据使用目的的不同,可将压敏电阻区分为两大类：①保护用压敏电阻,②电路功能用压敏电阻.
1.保护用压敏电阻
（1） 区分电源保护用,还是信号线,数据线保护用压敏电阻器,它们要满足不同的技术标准的要求.
（2） 根据施加在压敏电阻上的连续工作电压的不同,可将跨电源线用压敏电阻器区分为交流用或直流用两种类型,压敏电阻在这两种电压应力下的老化特性表现不同.
（3） 根据压敏电阻承受的异常过电压特性的不同,可将压敏电阻区分为浪涌抑制型,高功率型和高能型这三种类型.
★浪涌抑制型：是指用于抑制雷电过电压和操作过电压等瞬态过电压的压敏电阻器,这种瞬态过电压的出现是随机的,非周期的,电流电压的峰值可能很大.绝大多数压敏电阻器都属于这一类.
★高功率型：是指用于吸收周期出现的连续脉冲群的压敏电阻器,例如并接在开关电源变换器上的压敏电阻,这里冲击电压周期出现,且周期可知,能量值一般可以计算出来,电压的峰值并不大,但因出现频率高,其平均功率相当大.
★高能型：指用于吸收发电机励磁线圈,起重电磁铁线圈等大型电感线圈中的磁能的压敏电压器,对这类应用,主要技术指标是能量吸收能力.
压敏电阻器的保护功能,绝大多数应用场合下,是可以多次反复作用的,但有时也将它做成电流保险丝那样的"一次性"保护器件.例如并接在某些电流互感器负载上的带短路接点压敏电阻.
2.电路功能用压敏电阻
压敏电阻主要应用于瞬态过电压保护,但是它的类似于半导体稳压管的伏安特性,还使它具有多种电路元件功能,例如可用作：
（1）直流高压小电流稳压元件,其稳定电压可高达数千伏以上,这是硅稳压管无法达到的.
（2）电压波动检测元件.
（3）直流电瓶移位元件.
（4）均压元件.
（5）荧光启动元件
压敏电阻器的种类：
1） 按结构分类：
● 结型压敏电阻器——因电阻体与金属电极之间的特殊接触,才具有了非线性特性.
● 体型压敏电阻器——因电阻体本身的半导体性质,才具有了非线性特性.
● 单颗粒层压敏电阻器
● 薄膜压敏电阻器
2）按使用材料分类：
● 氧化锌压敏电阻器
● 碳化硅压敏电阻器
● 金属氧化物压敏电阻器
● 锗（硅）压敏电阻器
● 钛酸钡压敏电阻器
3）按伏安特性分类：
● 对称型压敏电阻器（无极性）
● 非对称型压敏电阻器（有极性）
⑦ 压敏电阻器的主要参数：除标称阻值、额定功率和允许偏差等基本指标外,还有如下指标：
1）标称电压(V)：指通过1mA直流电流时压敏电阻器两端的电压值.
2）电压比：指压敏电阻器的电流为1mA时产生的电压值与压敏电阻器的电流为0.1mA时产生的电压值之比.
3）最大限制电压(V)：指压敏电阻器两端所能承受的最高电压值.
4）残压比：通过压敏电阻器的电流为某一值时,在它两端所产生的电压称为这一电流值的残压.残压比则是残压与标称电压之比.
5）通流容量(kA)：通流容量也称通流量,是指在规定的条件（规定的时间间隔和次数,施加标准的冲击电流）下,允许通过压敏电阻器上的最大脉冲（峰值）电流值.
6）漏电流(mA)：漏电流也称等待电流,是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下,流过压敏电阻器电流.
7）电压温度系数：指在规定的温度范围（温度为20℃～70℃）内,压敏电阻器标称电压的变化率,即在通过压敏电阻器的电流保持恒定时,温度改变1℃时,压敏电阻器两端电压的相对变化.
8）电流温度系数：指在压敏电阻器的两端电压保持恒定时,温度改变1℃时,流过压敏电阻器电流的相对变化.
9）电压非线性系数：指压敏电阻器在给定的外加电压作用下,其静态电阻值与动态电阻值之比.
10）绝缘电阻：指压敏电阻器的引出线(引脚)与电阻体绝缘表面之间的电阻值.
11）静态电容量（PF）：指压敏电阻器本身固有的电容容量.
保护用压敏电阻的基本性能
（1）保护特性,当冲击源的冲击强（或冲击电流Isp=Usp/Zs)不超过规定值时,压敏电阻的限制电压不允许超过被保护对象所能承受的冲击耐电压（Urp）.
（2）耐冲击特性,即压敏电阻本身应能承受规定的冲击电流,冲击能量,以及多次冲击相继出现时的平均功率.
（3）寿命特性有两项,一是连续工作电压寿命,即压敏电阻在规定环境温度和系统电压条件应能可靠地工作规定的时间（小时数）.二是冲击寿命,即能可靠地承受规定的冲击的次数.
（4）压敏电阻介入系统后,除了起到"安全阀"的保护作用外,还会带入一些附加影响,这就是所谓"二次效应",它不应降低系统的正常工作性能.这时要考虑的因素主要有三项,一是压敏电阻本身的电容量（几十到几万PF）,二是在系统电压下的漏电流,三是压敏电阻的非线性电流通过源阻抗的耦合对其他电路的影响.
压敏电阻器的应用原理
压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件,可以用来代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合.压敏电阻器可以对IC及其它设备的电路进行保护,防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流（如雷击等）而造成对它们的损坏.使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的IC或设备电路上,当电压瞬间高于某一数值时,压敏电阻器阻值迅速下降,导通大电流,从而保护IC或电器设备；当电压低于压敏电阻器工作电压值时,压敏电阻器阻值极高,近乎开路,因而不会影响器件或电器设备的正常工作.
压敏电阻的选用
选用压敏电阻器前,应先了解以下相关技术参数：标称电压是指在规定的温度和直流电流下,压敏电阻器两端的电压值.漏电流是指在25℃条件下,当施加最大连续直流电压时,压敏电阻器中流过的电流值.等级电压是指压敏电阻中通过8／20等级电流脉冲时在其两端呈现的电压峰值.通流量是表示施加规定的脉冲电流（8／20μs）波形时的峰值电流.浪涌环境参数包括最大浪涌电流Ipm（或最大浪涌电压Vpm和浪涌源阻抗Zo）、浪涌脉冲宽度Tt、相邻两次浪涌的最小时间间隔Tm以及在压敏电阻器的预定工作寿命期内,浪涌脉冲的总次数N等.
标称电压选取
一般地说,压敏电阻器常常与被保护器件或装置并联使用,在正常情况下,压敏电阻器两端的直流或交流电压应低于标称电压,即使在电源波动情况最坏时,也不应高于额定值中选择的最大连续工作电压,该最大连续工作电压值所对应的标称电压值即为选用值.对于过压保护方面的应用,压敏电压值应大于实际电路的电压值,一般应使用下式进行选择：
VmA＝av／bc
式中：a为电路电压波动系数,一般取1.2；v为电路直流工作电压（交流时为有效值）；b为压敏电压误差,一般取0.85；c为元件的老化系数,一般取0.9；
这样计算得到的VmA实际数值是直流工作电压的1．5倍,在交流状态下还要考虑峰值,因此计算结果应扩大1．414倍.另外,选用时还必须注意：
(1) 必须保证在电压波动最大时,连续工作电压也不会超过最大允许值,否则将缩短压敏电阻的使用寿命；
(2) 在电源线与大地间使用压敏电阻时,有时由于接地不良而使线与地之间电压上升,所以通常采用比线与线间使用场合更高标称电压的压敏电阻器.
压敏电阻所吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流量.
什么叫热敏电阻?
热敏电阻按电阻温度系数可为分正电阻温度系数（PTC）热敏电阻和负电阻温度系数（NTC）热敏电阻,简称PTCR和NTCR.PTC是Positive temperature Coefficient的缩写,NTC是Negative temperature Coefficient的缩写,分别为正、负温度系数之意,习惯上用于泛指具有正、负电阻温度系数很大的半导体材料或元器件等.
热敏特性的发现有赖于人们对电子陶瓷的研究,特别是对电子陶瓷的晶粒间界的研究.近几十年来,人们已发现很多种“晶粒间界功能效应”——即由热、力、磁、光、气和电压等变化而引起电阻和电流变化的特异性能,从而制造出了很多具有特殊优异性能的新型器件,如热敏陶瓷、湿敏陶瓷、气敏陶瓷、光敏陶瓷、压敏陶瓷等一系列敏感元器件.因为这些材料本身具有电、磁、声、光、热等功能效应或能进行功能形态的变换,所以又称功能陶瓷.