压敏电阻器的伏安特性和电性能参数
来源:电源谷作者:Blash 发布时间:2007-03-20 13:40:09
1 、与其他元件相比，压敏电阻器的电性能参数较多，若要很好地理解这些参数的意义，就要首先了解压敏电阻器的外加电压与流过压敏电阻器本体电流之间的关系，这个关系被称为伏安特性（ V/I 特性）。
压敏电阻的典型伏安特性如图 1 所示。
图 1 压敏电阻的伏安特性（ 24 ℃）
由该图看出，V/I 曲线可明显地分为三个区域：预击穿区(J=0~10-5A/cm2) 、击穿区（J =
10-5~10A/cm2）、回升区（J >10A/cm2）。
预击穿区的V/I 特性呈现 lg J ∝E 1/2 的关系，如图 2 所示。
击穿区的特性呈观 lg J ∝lgE 的关系，且可表示为：
j=(E/K)α或
I =(U/K) α（ 1 ）
式中，K 为常数、α表示击穿区的非线性系数。
回升区的特性呈现J ∝E 的欧姆关系。
压敏电阻的伏安特性随温度的变化如图 3 所示。
图 3 不同温度下的伏安特性
由该图可见预击穿区的V/I 特性随温度变化很大，即在外加电压相同的情况下，流过压敏电阻的电流会随着环境温度的提高而大幅度增加；击穿区的V/I 特性几乎不受温度的影响。
虽然每只压敏电阻都有它特定的V/I 特性曲线，但是同规格压敏电阻的V/I 特性曲线又是比较近似的，我们在产品说明书中只要给出每个规格产品的最典型V/I 特性曲线，一般就可以满足用户的需要。
从压敏电阻的典型伏安特性曲线（图 1 ）我们可以很直观地理解压敏电阻的功能和大多数电性能参数的实际意义，及其它们的在应用中作用。下面，我们详细介绍压敏电阻的电性能参数。
2 压敏电压U N（ varistor voltage ）和直流参考电流I 0
从压敏电阻的典型伏安特性曲线（图 1 ）我们可以明显地看出：压敏电阻在其V/I 特性曲线的预击穿区内有一个拐点，这个拐点对应着一个特定的拐点电压和一个特定的拐点电流；当外加电压高于这个拐点电压，压敏电阻就进入“导通”状态（电阻值变小）；当外加电压低于这个拐点电压，压敏电阻就进入了“截止”状态（电阻值变大）。压敏电阻的最重要的特性就是电阻值随外加电压敏感变化，V/I 特性曲线中的拐点电压最能反应压敏电阻的这一重要特性，因此我们可以将拐点电压理解为压敏电阻的压敏电压U N （导通和截止两种状态之间的临界电压）。
由于压敏电阻是一种内部不完全均匀的陶瓷元件，即使是同一规格的压敏电阻，每只元件的拐点电流都不尽相同。为了标准化的需要，国际电工委员会（ IEC ）人为规定了两个测量压敏电阻拐点的直流参考电流I 0 － 1mA 和 0.1mA （ 1mA 用于瓷片直径 7mm 及其以上的压敏电阻器， 0.1mA 用于瓷片直径
5mm 及其以下的压敏电阻器）目前欧美国家已有只规定 1mA 为唯一的直流参考电流的发展趋势，但日本、中国大陆和中国台湾仍然普遍保持使用两种直流参考电流的方法。
由于拐点电流已被人为地规定了下来，因此压敏电压U N一般用更直观的符号－U 1mA或U 0.1mA－表示，就更加方便，目前几乎所有的压敏电阻生产商都使用U 1mA或U 0.1mA来表示压敏电压。
从上面对压敏电压的定义上看，“压敏电压”一词已完全失去了其原有的拐点的含义。这是电子测量学和标准化与压敏电压的真实含义之间相互妥协的结果。多年的实践经验表明： IEC 定义的压敏电压与实际拐点电压虽然在数值上不相等，但在大多数情况下也比较相近， IEC 定义的压敏电压可视为拐点电压的近似值。在判定产品的压敏电压是否合格时，我们只能使用 IEC 的规定的方法，而不能使用测量实际拐点电压的方法（如晶体管图示仪测量法）。
通用压敏电阻器的瓷片直径有 5mm 、 7mm 、 10mm 、 14mm 和 20mm 五种，根据瓷片的截面积可知： IEC 规定的压敏电压所对应的电流密度J 在 10 － 3 A /cm2的数量级上，因此处于压敏电阻器V/I 特性曲线的击穿区。
压敏电压还有不同的称谓，如规定电流下的电压（ IEC 的标准名词）、 breakdown voltage （国际学术界的说法）、击穿电压（中国大陆学术界对 breakdown voltage 的中译），崩溃电压（台湾学术界对 breakdown voltage 的中译）、阈值电压（世界物理学界的说法）、直流参考电压、导通电压等等。
3 最大连续工作电压 MCOV （maximum continuous operating voltage ）
由于压敏电阻具有正反向对称的伏安特性，因此它既可以应用于直流电路，也可以用于交流电路，最大连续工作电压 MCOV 指的是压敏电阻在应用时能长期承受的最大直流电压U DC或最大交流电压有效值U RMS。压敏电阻有一个非常特殊的特性：长期的静态功率很小，而瞬间的动态功率很大，如瓷片直径
20mm 、U 1mA为 200V 的压敏电阻，其长期的静态功率仅有 1W ，而在操作过电压下的瞬间动态功率却能达到 50,000W ，在雷击过电压作用下的瞬间动态功率则高达 9,000,000W 以上。由于压敏电阻的静态功率很小，因此施加在压敏电阻两端的长期工作电压绝对要小于其压敏电压U N，否则压敏电阻将因不堪重负而烧毁。
如压敏电阻用于交流电路，确定U RMS的原则是：最大连续交流工作电压的峰值（√2 U RMS）不大于压敏电压U N的容差（± 10 ％）下限值，用公式表达则为：
（ 2 ）
如压敏电阻用于直流电路，确定U DC的原则是：压敏电阻在U DC作用下的功耗与其在U RMS作用下的功耗大体相等或略小与其在U RMS作用下的功耗，以此原则得出的经验公式为：
U DC≈1.3U RMS或U DC≈0.83U N（ 3 ）
式 2 和式 3 是科学工作者通过对压敏电阻长期研究后总结出的经验公式，其正确性已得到世界范围的公认。仔细研究世界各国不同压敏电阻厂家的产品样本可以发现，有的厂家给出的U RMS和U DC是完全按照公式计算出来的，而有的厂家给出的U RMS和U DC则与计算值有些出入，笔者认为后者对用户采取了更负责任的态度；按照 IEC 相关标准的规定，生产厂家应通过标准的试验方法来确定其产品能够实际承受的U RMS和U DC，具体规定的方法是在 85 ℃的环境温度下，给压敏电阻持续施加U RMS和U DC的计算值，经过 1000 小时后，如果试品的U N的变化不超过± 10 ％，则压敏电阻的 MCOV 可按计算值向用户承诺，如达不到要求，就必须降额并再经试验验证后向用户提交真实的U RMS和U DC值。
3 漏电流I L（ leakage current ）
在没有过电压的情况下，压敏电阻处于“截止”状态，因此不参与电路的正常工作；这时用户要求压敏电阻要安静地“休息”，所有参数都不能在规定年限内发生明显的变化，更不能出现发热、起火现象。但即使在不导通的情况下，压敏电阻两端仍然有一定的工作电压存在（通过上面的介绍，我们已经知道：这个长期施加在压敏电阻上的电压最大也不会超过规定的U RMS或U DC），同时压敏电阻在不导通的情况下也不是绝缘体，因此压敏电阻会在正常工作电压的驱动下产生一定量的泄漏电流（简称漏电流）。
IEC 对漏电流I L较为普遍的定义是：环境温度 25 ℃时，在压敏电阻上施加其所属规格的最大连续直流工作电压U DC，流过压敏电阻的直流电流。有的厂家根据用户的特殊需要对个别规格的压敏电阻也规定了交流漏电流（有效值）的指标和相应的测量方法。由于交流漏电流在使用上很不普遍，而且在测量上难度较大，这里不对它专门加以讨论，只需要指出一点：交流漏电流的大小不仅与交流电压（有效值）的大小有关，也和它的频率有关，频率越高，漏电流越大。另外，还有根据具体的压敏电压，按比例加压的测量漏电流的方法，这种方法一般仅用于压敏材料的研究，这里也不做详细介绍。
虽然大多数生产厂家都没有在产品说明书中规定漏电流的具体指标，但是它并非无关紧要；经验表明：压敏电阻出厂时的初始泄漏电流与压敏电阻的寿命特性和安全性都有较为密切的关系，因此比较内行的用户会提出特殊的漏电流要求。一般而言，在材料配方和烧结工艺固定的情况下，漏电流适中的压敏电阻具有较好的安全性和较长的寿命；漏电流过大通常会造成压敏电阻发热，发热又会引起压敏电压的下降和漏电流的进一步上升（参见图 3 ） , 如此循环往复，最终压敏电阻就会因温度过高而起火燃烧，造成很坏的影响。漏电流过小也不一定是好现象，有时压敏电阻虽然初始漏电流很小，但使用很短一段时间后漏电流迅速增大到不安全的程度；当然，漏电流随加压时间的变化规律与配方和工艺密切相关，在大多数情况下，生产厂家通过控制漏电流的最大值就可以取得较好效果。
4 非线性指数α（ nonlinear coefficient ）
非线性指数α是一个元件的电阻值是否随电压或电流变化和变化是否敏感的标志。前面我们已经提到，在其V/I 特性曲线的击穿区，压敏电阻（非线性电阻器）的电流I 和电压U 之间的关系为：I=(U/K) α（α
>>1 ，K 为常数）；一般电阻器（线性电阻器）的电流I 和电压U 之间的关系为：I=U/K（R 亦为常数）。比较这两个表达式可知：一般电阻器（线性电阻器）就是α取值为 1 时的压敏电阻器，因此公式 I=(U/K) α（α≥ 1 ，K 为常数）可视为线性电阻和非线性电阻的V/I 关系的通用表达式。α＝ 1 时为线性电阻，即电阻值不随电压变化；α>1 时为非线性电阻（即广义的压敏电阻），即电阻值随电压变化（电压上升则电阻值下降），α越大，电阻值随电压的变化就越明显，或曰电阻值对电压越敏感。
将公式I=(U/K) α两边取对数展开可得：
（ 4 ）
因此，非线性指数α的几何意义为，以双对数坐标法绘制的V/I 特性曲线的斜率的倒数。我们已经知道，压敏电阻的V/I 特性双对数曲线并不是一条直线，击穿区的特性接近于直线，但也不是严格意义上的直线，因此严格地说，压敏电阻的α值并不是一个常数，在不同的电压或电流下的α值是不同的。那么我们如何比较两只压敏电阻的非线性的高低呢？为了解决这个问题， IEC 规定：
（瓷片直径 7mm 及以上的压敏电阻）（ 5a ）
（瓷片直径 5mm 的压敏电阻）（ 5b ）
IEC 规定的非线性指数实际上只能表示压敏电阻在 0.1mA~1mA 或 0.01mA~0.1mA 之间的平均非线性指数。由于击穿区的特性接近于直线，而且上述电流区域处于击穿区内，因此 IEC 规定的非线性指数可以近似地表示压敏电阻击穿后的整体非线性特性的好坏。
5 残压U R（ residual voltage ）、残压比K R和限制电压U p（ clamping voltage ）
残压U R是指特定波形的浪涌（ surge ）电流流入压敏电阻器时，它两端电压的峰值。一般来说，流入压敏电阻器的浪涌电流的峰值都在 1mA 以上，对通用压敏电阻和防雷型压敏电阻而言，所谓特定波形指的是 IEC 本 60060-2: 1973 标准规定的 8/20μs 标准雷电流波形，该波形如图 4 所示。
图 4 中，01表示视在原点，T s 称为视在前沿时间，T r 称为视在半峰值时间，I m 称为电流峰值。由于在示波器上很难精确地找到视在原点01，所以视在前沿时间T s ，和视在半峰值时间T r 都采用近似方法测量，具体方法是：在示波器上先测量出T 1 的值，然后用公式T s = 1.25 × T 1 近似得出T s 的值，视在半峰值时间T r 的实际测量的起点由01改为实际原点 0 。另外 IEC 允许用于测量的浪涌电流波形出现小幅度的反极性振荡。
所谓 8/20μs 标准雷电流波形是广义的浪涌电流波形的一种，含义为视在前沿时间T s ＝8μs ± 10 ％、视在半峰值时间T r ＝ 20μs ± 10 ％、反极性振荡幅值不大于 20 ％的浪涌电流波形，同时仪表量测I m 的误差不得超过± 10 ％。 8/20μs 标准雷电流流过压敏电阻时，电流波形和电压波形的对应关系如图 5 所示，严格的说，电流波的峰值点和电压波的峰值点在时间上并不重合，电压波的峰值点一般略微超前于电流波的峰值点。
图 5 8/20μs 电流波与压敏电阻残压波形的对应关系
实际上，我们前面介绍的压敏电阻的伏安特性曲线的击穿区和回升区部分都是使用 8/20μs 标准雷电流波形逐点测绘出来的，也就是说：压敏电阻的伏安特性曲线的击穿区和回升区表示的是压敏电阻用 8/20μs 雷电波导通后的残压与 8/20μs 标准雷电流波形的电流峰值之间的关系。
应该指出的是：在电流峰值相同的情况下，流过压敏电阻的浪涌电流的波形参数不同，残压的具体测量值也会有所不同，视在前沿时间T s 对残压的影响比较大，T s 越小残压U R越大。
残压比K R的定义公式为：
K R=U R/U N（ 6 ）
残压比可以比较直观地反应出压敏电阻限制过电压的能力，在压敏材料的研究工作中已得到广泛的应用，在防雷压敏电阻、避雷器阀片和高能型压敏电阻阀片中以成为标准电性能参数。
表 1 限制电压的考核电流I P的规定值
瓷片直径（ mm ） 5 7 10 14 20 25 32 40 34 × 34 U N≤68V 1 2.5 5 10 20 - - - -
I P(A)
U N>68V 5 10 25 50 100 150 200 300 300 所谓限制电压U p是残压U R的一种特殊形式，也是考核特定规格的压敏电阻抑制瞬态过电压能力的特征指标。首先，我们要针对不同片径的压敏电阻规定一个基本等效的考核电流I P，每种片径的压敏电阻的限制电压U p都要对应于这一规定好的考核电流（如表 1 所示）。其次，限制电压U p并不是我们根据I P测出的残压，而是各生产厂家自行规定的残压的上限值。因此，限制电压U p实际上是生产厂家向用户承诺的每个规格产品的保护电压水平。
在 IEC 标准中，限制电压又被称为等级电流下的电压。
6 通流量（最大峰值电流 /maximum peak current ）I m
压敏电阻能够承受的波形为 8/20μs 的最大浪涌电流峰值，称为通流量I m。“能够承受”的含义是，冲击后的压敏电压U N的与冲击前相比不大于± 10 ％，且同时不能发生目视可见的机械损伤。目前大多数厂家在说明书中通常给出两个通流量指标，一个是冲击一次的指标，另一个是冲击两次（间隔 5 分钟）的指标。
7 最大能量E m（maximum permissible enery ）
最大能量E m是指压敏电阻能够耗散的规定波形的浪涌电流或脉冲电流的的最大能量。能够承受的含义是，冲击后的压敏电压U N的与冲击前相比不大于± 10 ％，且同时不能发生目视可见的机械损伤。
E m与电流波形密切相关， IEC 规定的能量测试波形为 2ms 标准方波，如图 5 所示。
图 5 中，T D 称为有效方波持续时间（亦写做T 0.9 ），T T 称为有效方波总时间（亦写做T 0.1 ），I 称为方波（平均）电流。 IEC60060-2: 1973 规定：T D 的公差为＋ 20 ％和－ 0 ％，T T ≤ 1.5T D，2ms
同时I’/I 和I’’/I 不超过 10 ％。
2ms 标准方波电流流过压敏电阻时，压敏电阻的残压波形为 2ms 电压波，而且它比 2ms 电流波更加规整，我们用类似与测I 2ms 的方法测出压敏电阻在 2ms 范围的平均残压U 2ms 后，使用下式就可计算出压敏电阻的实际耗散能量：
E2ms= U2ms I2ms×2×10-3（J）（ 7a ）
在日本和美国一般采用 10/1000μs 的浪涌电流能量来等效代替 2ms 方波能量，同一只压敏电阻承受10/1000μs 的浪涌电流的能量大体为承受 2ms 方波电流能量的 1.4 倍。 10/1000μs 波形浪涌电流下的能量按下式计算：
（ J ）（ 7b ）
为压敏电阻规定最大能量的原因，是通用型压敏电阻在实际应用时不仅会遭受雷击过电压，而且还会受到操作过电压的冲击；操作过电压是由电路中的电感性元件的充放电引起的一种感生电动势，它不仅电压高，而且放电时间较长（ ms 级），因此必须针对压敏电阻的操作过电压的能量耗散能力加以规定，才能确保压敏电阻的正常工作。
8 电压温度系数TC （ temperature coefficient ）
如前所述，压敏电阻非线性V/I 特性曲线的预击穿区的位置受温度的影响较大，击穿区受温度的影响较小。 20D431K 规格压敏电阻在 I ≤ 1mA 范围内的V/I 特性曲线随温度的变化如图 6 所示。
从图 6 可以看出，在电流（直流）相同的情况下，压敏电阻的电压随温度的上升而下降，即压敏电阻的电压温度系数为负值。电流越小，电压随温度的变化越明显； 1mA 以上的电压随温度的变化不明显，一般可以忽略不计。压敏电压U N随温度的变化系数称为电压温度系数TC ，其定义公式为：
（％ / ℃）（ 8 ）
式中，T upper为压敏电阻的上限类别温度（单位：℃），即最高允许的使用温度。电压温度系数TC 的定义公式实际上仅表示压敏电阻从常温到其上限类别温度范围内的平均电压温度系数，一般大于 -0.05%/ ℃。严格说，电压温度系数不是一个常数，在不同温度下，TC 值是不同的，不过通常不需要给出TC 与温度的关系曲线。
9 电容量C0
压敏电阻在导通前的电阻值很大，可视为电介质材料，两个电极之间存在着 pF 级的电容。在工频下，如此之小的电容对被保护电路的正常工作几乎没有任何影响，但在高频或数字线路中，如不考虑压敏电阻的电容量，有时会造成信号失真或产生谐振。因此生产厂家应向用户提供压敏电阻的电容量参考数据（一般以最大值或典型值的方式），以便用户设计电路时参考。
压敏电阻的电容是目前它在高频电路和数字电路中应用较少的根本原因。
10 响应时间τ
一般意义上的响应时间是指一个元件从具备动作的条件到它开始动作之间的时间差，但是压敏电阻的响应时间τ并不是这样定义的，因此需要特别加以注意，以免混淆。
在 IEEE C62.33-1982 标准中，压敏电阻的响应时间τ的定义如图 7 所示。
图 7 中的电压V c指压敏电阻对 8/20μs 标准雷电流波的残压；当浪涌电流的峰值相等，但视在前沿时间T S 比8μs 更短时，残压V 1 就会高于V c，（V 1 －V c）称作电压过冲V OS。从V 1 峰值点时间t 到 50 ％V OS的过冲时间它t 2 之间的时间宽度τ（t 2 － t 1 ）称作压敏电阻的“响应时间”。的测量值1
一般在 25ns 以内。
IEEE 定义的压敏电阻的响应时间τ并不是压敏电阻材料本身的特性，而是由测试波形、引线、印制电路版的布线方式、外部测试连接线，以及它们所构成的磁环路等外部原因造成的，根据这一定义，对 8/20μs 标准雷电流波或T S >8μs 的电流波，压敏电阻的响应时间τ＝ 0 。
如果采用一般意义上的响应时间的概念，美国 GE 测定的压敏电阻材料本身的响应时间不到 1ns ；加上引线后，整个元件的响应时间随引线的长度的增加可延长到 50ns 左右。
很多压敏电阻的用户并不了解压敏电阻相应时间的正确定义，通常将响应时间从一般意义上去理解，并认为压敏电阻的相应时间没有半导体式的固体放电管 TVS 快。实际上，压敏电阻也是由一种半导体材料构成，它的响应时间与其他半导体材料的响应时间是类似的。压敏电阻和其他半导体过电压抑制元件的整体响应时间都比材料本身的响应时间大的多，因此 IEEE 标准 C62.62 第 7.12 条指出： “ ... 对冲击电压波前的响应特性，依赖于侵入波的上升速率、冲击源阻抗、保护器件内部电抗的作用，以及抑制元件内部导电机理所决定的响应特性。换言之，对波前的响应，除了受抑制元件响应速度的影响外，更多地受到包括连接线阻抗在内的试验线路状态的制约。此外，在规定条件下测得的响应电压的峰值，对冲击保护的目的而言，才是具有头等重要意义的特性。因此，对于本标准所述器件的典型应用而言，对波前的响应，被认为是一个可能引起误导的且没有必要的技术要求，在没有特殊要求的情况下，对波前的响应不应规定技术要求，也不进行试验、测量、计算或认证”。
11 脉冲电流稳定性（一万次冲击寿命）
对压敏电阻施加峰值I a的 8/20μs 标准雷电流波，单方向冲击 104 次，间隔时间 10s ，I a的规定值见表 2 ，其后在室温中恢复 , 恢复时间 1~2 小时。恢复后压敏电阻器应满足下列要求：外观检验：不应有可见损伤，且标志清楚。
压敏电压（规定电流下的电压）：变化率不大于 ±10% 。
表 2 各种规格压敏电阻的脉冲电流寿命值I a
瓷片直径（ mm ） 5 7 10 14 20 U N≤68V 8 26 50 90 130
I a (A)
U N>68V 20 100 140 200 250 通过了一万次冲击寿命考核，定性说明压敏电阻已具有备承受多次雷电流冲击而不损坏的能力。由于该项考核的电流波形、电流峰值和冲击次数是在规定条件下进行的，所以并不能保证压敏电阻在波长大于
20μs 或电流峰值大于规定的I a情况下，也能承受一万次的冲击。
12 额定功率P o （最大平均脉冲功率）
额定功率P o 是指在电流脉冲群作用下，压敏电阻器能承受且保持热稳定和不发生结构破坏的最大平均功率。在没有专门要求的情况下，电流脉冲波形为 8/20μs 、峰值为I a，冲击 104 次（每 50 次改变一次冲击方向），I a的规定值见表 2 。每秒钟最大冲击次数N 按下式计算：
（次 /s ）（ 9 ）
式中：P o ：额定功率，见表 3 （ W ）
U p：限制电压，见产品样本（ V ）
使得试样的平均功率为P o ±10% ，其后在室温中恢复 , 恢复时间 1 ～ 2 小时。恢复后压敏电阻器应满足下列要求：
外观检验：不应有可见损伤，且标志清楚。
规定电流下的电压：变化率不大于 ±10% 。
表 2 各种规格压敏电阻的额定功率P o 的规定值
瓷片直径（ mm ） 5 7 10 14 20 U N≤68V 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2
P o
（ W ）U N>68V 0.1 0.25 0.4 0.6 1.0
额定功率或最大平均脉冲功率P o 具有两个实际应用意义。当直流或交流工作电压在短时间内（几个小时）超过了规定的U DC或U RMS时，如果压敏电阻在该电压下的实际有功功率不大于P o ，则压敏电阻仍然是安全的，如果如果压敏电阻在该电压下的实际有功功率超过了规定的P o ，则压敏电阻会在短时间内会因温度上升过快而损坏，甚至起火。当电路中存在周期性“毛刺”过电压时（如晶闸管的换向过电压），压敏电阻在该周期性过压作用下的平均功率也应小于P o 。
13 温度降额曲线和脉冲电流降额曲线
如前 8 所述，压敏电阻的V/I 特性会随温度发生漂移。前面介绍的最大连续工作电压（U RMS和U DC）、通流量I m、额定功率P o 、最大能量E m五个性能指标的有效范围是下限类别温度到上限类别温度，当使用的环境温度高于压敏电阻的上限类别温度时，这五个指标都要按图 8 降低指标，图 8 称为压敏电阻的温度降额曲线。
当脉冲电流的波宽不等于 20μs ，或脉冲电流的峰值小于一次通流量I m时，压敏电阻能够承受的冲击次数n 将随着电流波宽（等效方波持续时间）和电流峰值的大小发生变化，冲击次数与波宽和峰值之间的关系曲线称为脉冲电流降额曲线。相近规格压敏电阻的降额曲线是基本一致的，我们公司在产品样本中，采用分段方法向用户提供脉冲电流降额曲线， 14D820K ～ 14D511K 规格的压敏电阻的脉冲电流降额曲线如图 9 所示。
实验四电阻元件伏安特性的测定 【实验简介】 电阻是电学中常用的物理量。利用欧姆定律测导体电阻的方法称为“伏安法”。 为了研究材料的导电性，通常作出其伏安特性曲线，了解它的电压和电阻的关系。伏安特性曲线是直线的元件称为“线性元件”，伏安特性曲线不是直线的元件称为“非线性元件”。这两种元件的电阻都可以用伏安法测量。但是，由于测量时电表被引入测量电路，电表内阻必然会影响测量结果，因而应考虑对测量结果进行必要的修正，以减小系统误差。 【实验目的】 1、了解电学实验常用仪器的规格、性能，学习它们的使用方法。 2、学习电学实验的基本操作规程和连接电路的一般方法。 3、掌握电阻元件伏安特性的测量方法，用伏安法测电阻。 4、了解系统误差的修正方法，学会作图法处理实验数据。 【实验仪器和用具】 直流稳压电源，直流电压表，直流电流表，滑线变阻器，电阻元件盒（一个百欧，一约千欧，一个二极管），导线10根。 【实验原理】 1、伏安特性曲线 实验中常用的线绕电阻、碳膜电阻和金属膜电阻等，它们都具有以下共同特性，即加在该电阻上的电压与通过其上的电流总是成正比例的变化(忽略电流热效应对阻值的影响)。若以纵坐标表示电流，横坐标表示电压，电流与电压的关系如图4-2（a）所示。具有这种特性的电阻元件成为“线性电阻元件”。 2、非线性电阻 如果电阻电阻元件两端的电流、电压关系为曲线，则这类电阻元件称为“非线性电阻元件”（如热敏电阻、二极管等）。这种元件的特点是电阻随加在它两端的电压改变而改变如图4-2（b）所示。一般均用伏安特性曲线来反映非线性电阻元件的特性。 3、伏安法测电阻 欧姆定律告诉我们，通过一段电路的电流，与这段电路两端的电压成正比，与这段电路
线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线 【教学目的】 1、测绘电阻的伏安特性曲线，学会用图线表示实验结果。 2、了解晶体二极管的单向导电特性。 【教学重点】 1、测绘电阻的伏安特性曲线； 2、了解二极管的单向导电特性。 【教学难点】 非线性电阻的导电性质。 【课程讲授】 提问：1.如何测绘伏安特性曲线？ 2.二极管导电有何特点？ 一、实验原理 常用的晶体二极管是非线性电阻，其电阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。下面对它的结构和电学性能作一简单介绍。 图1线性电阻的伏安特性图2晶体二极管的p-n结和表示符号晶体二级管又叫半导体二极管。半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。如果在纯净的半导体中适当地掺入极微量的杂质，则半导体的导电能力就会有上百万倍的增加。加到半导体中的杂质可分成两种类型：一种杂质加到半导体中去后，在半导体中会产生许多带负电的电子，这种半导体叫电子型半导体 (也叫n型半导体)；另一种杂质加到半导体中会产生许多缺少电子的空穴(空位)，这种半导体叫空穴型半导体 (也叫p型半导体)。 晶体二极管是由两种具有不同导电性能的n型半导体和p型半导体结合形成的p-n结构成的。它有正、负两个电极，正极由p型半导体引出，负极由n型半导体引出，如图2(a)所示。p-n结具有单向导电的特性，常用图2(b)所示的符号表示。
关于p-n结的形成和导电性能可作如下解释。 图3 p-n结的形成和单向导电特性 如图3(a)所示，由于p区中空穴的浓度比n区大，空穴便由p区向n区扩散；同样，由于n区的电子浓度比p区大，电子便由p区扩散。随着扩散的进行，p区空穴减少，出现 了一层带负电的粒子区(以?表示)；n区的电子减少，出现了一层带正电的粒子区(以⊕表 示)。结果在p型与n型半导体交界面的两侧附近，形成了带正、负电的薄层，称为p-n结。这个带电薄层内的正、负电荷产生了一个电场，其方向恰好与载流子(电子、空穴)扩散运动的方向相反，使载流子的扩散受到内电场的阻力作用，所以这个带电薄层又称为阻挡层。当扩散作用与内电场作用相等时，p区的空穴和n区的电子不再减少，阻挡层也不再增加，达到动态平衡，这时二极管中没有电流。 如图3(b)所示，当p-n结加上正向电压(p区接正，n区接负)时，外电场与内电场方向相反，因而削弱了内电场，使阻挡层变薄。这样，载流子就能顺利地通过p-n结，形成比较大的电流。所以，p-n结在正向导电时电阻很小。 如图3(c)所示，当p-n结加上反向电压(p区接负，n区接正)时，外加电场与内场方向相同，因而加强了内电场的作用，使阻挡层变厚。这样，只有极少数载流子能够通过p-n 结，形成很小的反向电流。所以p-n结的反向电阻很大。 晶体二极管的正、反向特性曲线如图12-4所示。从图上看出，电流和电压不是线性关系，各点的电阻都不相同。凡具有这种性质的电阻，就称为非线性电阻。 图4晶体二极管的伏安特性图5测电阻伏安特性的电路 二、实验仪器 直流稳压电源，万用表（2台），电阻，白炽灯泡，灯座，短接桥和连接导线，实验用九孔插件方板。
压敏电阻器基础知识培训手册 （第一版） 孙丹峰编著 苏州中普电子有限公司 二〇〇五年三月
第一章通用型氧化锌压敏电阻器 1.1 什么是“压敏电阻器” “压敏电阻器”是中国大陆通用的名词，在中国台湾地区，它被称为“突波吸收器”；在日本，它被称为“變阻器”；国际电工委员会（IEC）在其标准中称之为“voltage dependent resistor”（简称VDR）；而在业界和学术界最广泛使用的名词则是“varistor”（即由variable 和resistor两个英文单词组成的组合词）。从字面上理解，这些名词的含义为“电阻值随着外加电压敏感变化的电阻器”。 那么压敏电阻器的电阻值是如何随着外加电压变化敏感的呢？图1-1-1和表1-1-1可以给我们一个比较直观的说明。从中我们可以看到，型号为20D201K的压敏电阻器随着外加电压从180V上升到420V，其电阻值从18 MΩ下降为0.42Ω，在这个过程里，电压仅上升了2.33倍，而电阻值下降了4280多万倍。由此可见压敏电阻器的电阻值对外加电压的变化是非常“敏感”的。 表1-1-1 20D201K压敏电阻器的电阻值随外加电压的变化 压敏电阻的确切定义可从材料、特性和用途三个方面综合得出。从材料组成上看，压敏电阻是由电子级粉体材料－氧化锌、氧化铋、氧化锑、氧化钛、氧化钴、氧化锰、氧化镍、氧化铬等多种氧化物合成的，其中，氧化锌的含量最高（约90％），是主基料；其他各种过渡金属氧化物的含量相差很大，较多的占百分之几，较小的仅有十万分之几，被称为添加剂；压敏电阻就是由主基料和添加剂按照配方一一称好后，经球磨、喷雾造粒、干压成型、排胶、烧结、表面金属化、插片、包封、打标等一系列标准的精细电子陶瓷和通用元件工艺制造而成的。 从特性或功能上看，压敏电阻器是一种电阻值随着外加电压敏感变化的电阻器，因此它的主要用途是：异常过电压的感知、抑制和浪涌能量的吸收。 综上所述，我们可以给压敏电阻下这样一个定义： 压敏电阻是由在电子级ZnO粉末基料中掺入少量的电子级Bi2O3、Co2O3、MnO2、Sb2O3、TiO2、Cr2O3、Ni2O3 等多种添加剂，经混合、成型、烧结等工艺过程制成的精细电子陶瓷；它具有电阻值对外加电压敏感变化的特性，主要用于感知、限制电路中可能出现的各种瞬态
实验19 电阻伏安特性及电源外特性的测量 一、实验目的 1. 学习测量线性和非线性电阻元件伏安特性的方法，并绘制其特性曲线； 2. 学习测量电源外特性的方法； 3. 掌握运用伏安法判定电阻元件类型的方法； 4. 学习使用直流电压表、电流表，掌握电压、电流的测量方法。 二、实验仪器 直流恒压源恒流源，数字万用表，各种电阻11只，白炽灯泡1只（12V/3W）及灯座，稳压二极管（2CW56），电位器（470/2W），短接桥和连接导线及九孔插件方板 三、实验原理 1. 电阻元件 （1）伏安特性 (a) 线性电阻的伏安特性曲线(b) 非线性电阻的伏安特性曲线 二端电阻元件的伏安特性是指元件的端电压与通过该元件电流之间的函数关系。通过一定的测量电路，用电压表、电流表可测定电阻元件的伏安特性，由测得的伏安特性可了解该元件的性质。通过测量得到元件伏安特性的方法称为伏安测量法（简称伏安法）。根据
测量所得数据，画出该电阻元件的伏安特性曲线。 （2）线性电阻元件 线性电阻元件的伏安特性满足欧姆定律。可表示为：U=IR ，其中R 为常量，它不随其电压或电流改变而改变，其伏安特性曲线是一条过坐标原点的直线，具有双向性。如图19-1（a ）所示。 （3）非线性电阻元件 非线性电阻元件不遵循欧姆定律，它的阻值R 随着其电压或电流的改变而改变，其伏安特性是一条过坐标原点的曲线，如图19-1（b ）所示。 （4）测量方法 在被测电阻元件上施加不同极性和幅值的电压，测量出流过该元件中的电流；或在被测电阻元件中通入不同方向和幅值的电流，测量该元件两端的电压，便得到被测电阻元件的伏安特性。 2. 直流电压源 （1）直流电压源 理想的直流电压源输出固定幅值的电压，而它的输出电流大小取决于它所连接的外电路。因此它的外特性曲线是平行于电流轴的直线，如图19-2（a ）中实线所示。实际电压源的外特性曲线如图19-2（a ）虚线所示，在线性工作区它可以用一个理想电压源Us 和内电阻Rs 相串联的电路模型来表示，如图19-2（b ）所示。图19-2（a ）中角θ越大，说明实际电压源内阻Rs 值越大。实际电压源的电压U 和电流I 的关系式为： I R U U S S ?-= （19-1） （2）测量方法 将电压源与一可调负载电阻串联，改变负载电阻R 2的阻值，测量出相应的电压源电
压敏电阻的型号及参数选用 SJ1152-82部颁标准中压敏电阻器的型号命名分为四部分，各部分的含义见表1。 表1 压敏电阻器的型号命名及含义 第一部分用字母“M” 表示主称为敏感电阻器。 第二部分用字母“Y” 表示敏感电阻器为压敏电阻器。 第三部分用字母表示压敏电阻器的用途的特征。 第四部分用数字表示序号，有的在序号的后面还标有标称电压、通流容量或电阻体直径、电压误差、标称电压等。 例如： MYL1-1（防雷用压敏电阻器） MY31-270/3（270V/3kA普通压敏电阻器） >M——敏感电阻器 M——敏感电阻器 Y——压敏电阻器 Y——压敏电阻器 L——防雷用 31——序号 1-1——序号
270——标称电压为270V 3——通流容量为3kA 压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻元件；电阻对电压较敏感，当电压达到一定数值时，电阻迅速导通。由于压敏电阻具有良好的非线特性、通流量大、残压水平低、动作快和无续流等特点。被广泛应用于电子设备防雷。 主要参数 1、残压：压敏电阻在通过规定波形的大电流时其两端出现的最高峰值电压。 2、通流容量：按规定时间间隔与次数在压敏电阻上施加规定波形电流后，压敏电阻参考电压的变化率仍在规定范围内所能通过的最大电流幅值。 3、泄漏电流：在参考电压的作用下，压敏电阻中流过的电流。 4、额定工作电压：允许长期连续施加在压敏电阻两端的工频电压的有效值。而压敏电阻在吸收暂态过电压能量后自身温度升高，在此电压下能正常冷却，不会发热损坏。 压敏电阻的不足：（1）寄生电容大压敏电阻具有较大的寄生电容，一般在几百至几千微微法的范围。在高频信号系统中会引起高频信号传输畸变，从而引起系统正常运行。（2）泄漏电流的存在压敏电阻的泄漏电流指标既关系到被保护电子系统的正常运行，又关系到压敏电阻自身的老化和使用寿命。 压敏电阻的损坏形式：（1）当压敏电阻在抑制暂态过电压时能量 涠疃ㄈ萘渴保 姑舻缱杌嵋蚬 榷 鸹担 饕 硐治 搪贰⒖ 贰?br /> MYL表示防雷型压敏电阻 MYE表示高负荷型压敏电阻,也有厂家用MYT表示通用型，MYL表示防雷型. 选用方法(一般情况） 1、压敏电压值应大于实际电路的电压峰值，一般为： U1mA =K1×/K2×K3× UC U1mA ---- 压敏电压 UC ---- 电路直流工作电压（交流时为有效值） K1 ---- 电源电压波动系数，一般取1.2 K2 ---- 压敏电压误差,一般取0.85 K3 ---- 老化系数,一般取0.9 交流状态下，应将有效值变为峰值，即扩大√2倍，实际应用中可参考此公式通过实验来确定压敏电压值。 2、通流量 实际应用中，压敏电阻器所吸收的浪涌电流应小于压敏电阻的最大峰值电流，以延长产品的使用寿命。
电阻元件伏安特性的测定 一、引言 电阻是电学中最常用到的物理量之一，我们有很多方法可以测量电子组件的电阻，采用补偿原理的方法称为补偿法测电阻，利用欧姆定律来求导体电阻的方法称为伏安法，其中，伏安法是测量电阻的基本方法之一。为了研究元件的导电性，我们通常测量出其两端电压与通过它的电流之间的关系，然后作出其伏安特性曲线，根据曲线的走势来判断元件的特性。伏安特性曲线是直线的元件称为线性元件，不是直线的元件称为非线性元件，这两种元件的电阻都可以用伏安法来测量。采用伏安法测电阻，有两种接线方式，即电压表的外接和内接（或称为电流表的内接和外接）。不论采取那种方式，由于电表本身有一定的内阻，测量时电表被引入电路，必然会对测量结果有一定的影响，因此，我们在测量过程中必须对测量结果进行必要的修正，以减小误差。 二、实验内容 本实验包含测量金属膜的伏安特性和测量小灯泡的伏安特性两个实验，其中，测量金属膜的伏安特性又分为电压表外接和电压表内接两种方式。 三、实验原理 当一个电子元件接入电路构成闭合回路，其两端的电压与通过它的电流的比值即为该条件下电子组件的电阻。若电子元件两端的电压与通过它的电流成固定的正比例，则其伏安特性曲线为一条直线，这类元件称为线性元件；而当电子元件两端的电压与通过它的电流不成固定的正比例时，其伏安特性曲线是一条曲线，这类元件称为非线性元件。
一般金属导体的电阻是线性电阻，其伏安特性曲线是一条直线。 电阻是电子元件的重要特性，在电学实验中我们经常要测量其大小。在要求不是很精确的条件下，我们可以采用伏安法测电阻，即测出被测元件两端的电压U和通过它的电流I，然后运用欧姆定律R=U/I,,即可求得被测元件的电阻R。同时，我们也可以运用作图法，作出其伏安特性曲线，从曲线上求得电阻的阻值。伏安特性曲线是直线的电阻称为线性电阻，否则则为非线性电阻。非线性电阻的阻值是不确定的，只有通过作图法才能反映其特性。 用伏安法测电阻，原理和操作都很简单，但由于电表有一定的内阻，必然就会给实验带来一定的误差。伏安法测电阻的电路连接方式有电压表的内接和外接两种方式。 在电压表内接法中，电流表测出的电流值I是通过电阻和电压表的电流之和，即I=I X+I V，因此，R=U X/I=U X/（I X+I V）=R X/（1+R X/R V）。可见，这种条件下，电压表的内阻对实验有一定的影响，运用电压表内接法，会导致测量值比真实值要小。 在电压表外接法中，电压表测出的电压值U包含了电流表两端的电压，即U=U mA+U X，因此，R=U/I X=（U X+U mA）/I X=R X+R mA（其中，U X为电阻两端的真实电压，R X为电阻的真实值，R mA为电流表的内阻，R为测量值）。可见，电流表的内阻对实验结果有一定的影响，运用电压表外接法，会导致测量值比真实值要大，而其差值正好是电流表的内阻。 上述两种伏安法测电阻的电路连接方式，都会给实验结果带来一定的系统误差，为了减小上述误差，我们可以根据被测电阻的大小与电表内阻的大小来选择合适的电路连接方式。当：R X〈〈R V且R X〉R mA时，选择电压表的内接法；R X〉〉R mA且R X〈R V 时，选择电压表的外接法；R X〉〉R mA且R X〈〈R V时，两种接法均可。
压敏电阻的型号及选用方法 SJ1152-82部颁标准中压敏电阻器的型号命名分为四部分，各部分的含义见表1。 表1 压敏电阻器的型号命名及含义 第一部分用字母“M” 表示主称为敏感电阻器。 第二部分用字母“Y” 表示敏感电阻器为压敏电阻器。 第三部分用字母表示压敏电阻器的用途的特征。 第四部分用数字表示序号，有的在序号的后面还标有标称电压、通流容量或电阻体直径、电压误差、标称电压等。 例如： MYL1-1（防雷用压敏电阻器） MY31-270/3（270V/3kA普通压敏电阻器） M——敏感电阻器 M——敏感电阻器 Y——压敏电阻器 Y——压敏电阻器 L——防雷用 31——序号 1-1——序号
270——标称电压为270V 3——通流容量为3kA 压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻元件；电阻对电压较敏感，当电压达到一定数值时，电阻迅速导通。由于压敏电阻具有良好的非线特性、通流量大、残压水平低、动作快和无续流等特点。被广泛应用于电子设备防雷。 主要参数： 1、残压：压敏电阻在通过规定波形的大电流时其两端出现的最高峰值电压。 2、通流容量：按规定时间间隔与次数在压敏电阻上施加规定波形电流后，压敏电阻参考电压的变化率仍在规定范围内所能通过的最大电流幅值。 3、泄漏电流：在参考电压的作用下，压敏电阻中流过的电流。 4、额定工作电压：允许长期连续施加在压敏电阻两端的工频电压的有效值。而压敏电阻在吸收暂态过电压能量后自身温度升高，在此电压下能正常冷却，不会发热损坏。 压敏电阻的不足：（1）寄生电容大压敏电阻具有较大的寄生电容，一般在几百至几千微微法的范围。在高频信号系统中会引起高频信号传输畸变，从而引起系统正常运行。 （2）泄漏电流的存在压敏电阻的泄漏电流指标既关系到被保护电子系统的正常运行，又关系到压敏电阻自身的老化和使用寿命。 压敏电阻的损坏形式：（1）当压敏电阻在抑制暂态过电压时能量超过其额定容量时，压敏电阻会因过热而损坏，主要表现为短路、开路。 MYL表示防雷型压敏电阻 MYE表示高负荷型压敏电阻,也有厂家用MYT表示通用型，MYL表示防雷型. 选用方法(一般情况）: 1、压敏电压值应大于实际电路的电压峰值，一般为： U1mA =K1×/K2×K3×UC U1mA ---- 压敏电压 UC ---- 电路直流工作电压（交流时为有效值） K1 ---- 电源电压波动系数，一般取1.2 K2 ---- 压敏电压误差,一般取0.85 K3 ---- 老化系数,一般取0.9 交流状态下，应将有效值变为峰值，即扩大√2倍，实际应用中可参考此公式通过实验来确定压敏电压值。 2、通流量 实际应用中，压敏电阻器所吸收的浪涌电流应小于压敏电阻的最大峰值电流，以延长产品的使用寿命。 压敏电阻的检测。用指针式万用表的R×1k挡测量压敏电阻两引脚之间的正、反向绝缘电阻，均为无穷大，否则，说明漏电流大。若所测电阻很小，说明压敏电阻已损坏，不能使用。 压敏电阻的先择与使用2007-03-12 10:42:18
2019-01-18压敏电阻的型号及选用方法 根据标准SJ1152-82《敏感元件型号命名方法》的规定，敏感电阻器的产品型号由下列四部分组成： 第一部分：主称（用字母表示）； 第二部分：类别（用字母表示）； 第三部分：用途或特征（用字母或数字表示）； 第四部分：序号（用数字表示）。 （1）主称、类别部分的符号及意义如表1-5所示。 （2）用途或特征部分用数字表示时，应符合表1-6的规定；用字母表示时，应符合的规定。 （3）序号部分用数字表示。 表1-5 敏感电阻器型号中主称、类别部分的符号所表示的意义 表1-6敏感电阻器型号中用途或特征部分的数字所表示的意义 表1-7 敏感电阻器型号中用途或特征部分的数字所表示的意义
SJ1152-82部颁标准中压敏电阻器的型号命名分为四部分，各部分的含义见表1。 表1 压敏电阻器的型号命名及含义 第一部分用字母“M” 表示主称为敏感电阻器。 第二部分用字母“Y” 表示敏感电阻器为压敏电阻器。 第三部分用字母表示压敏电阻器的用途的特征。 第四部分用数字表示序号，有的在序号的后面还标有标称电压、通流容量或电阻体直径、电压误差、标称电压等。
例如： MYL1-1（防雷用压敏电阻器） MY31-270/3（270V/3kA普通压敏电阻器） M——敏感电阻器 M——敏感电阻器 Y——压敏电阻器 Y——压敏电阻器 L——防雷用 31——序号 1-1——序号 270——标称电压为270V 3——通流容量为3kA 压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻元件；电阻对电压较敏感，当电压达到一定数值时，电阻迅速导通。由于压敏电阻具有良好的非线特性、通流量大、残压水平低、动作快和无续流等特点。被广泛应用于电子设备防雷。 主要参数： 1、残压：压敏电阻在通过规定波形的大电流时其两端出现的最高峰值电压。 2、通流容量：按规定时间间隔与次数在压敏电阻上施加规定波形电流后，压敏电阻参考电压的变化率仍在规定范围内所能通过的最大电流幅值。 3、泄漏电流：在参考电压的作用下，压敏电阻中流过的电流。 4、额定工作电压：允许长期连续施加在压敏电阻两端的工频电压的有效值。而压敏电阻在吸收暂态过电压能量后自身温度升高，在此电压下能正常冷却，不会发热损坏。 压敏电阻的不足：（1）寄生电容大压敏电阻具有较大的寄生电容，一般在几百至几千微微法的范围。在高频信号系统中会引起高频信号传输畸变，从而引起系统正常运行。 （2）泄漏电流的存在压敏电阻的泄漏电流指标既关系到被保护电子系统的正常运行，又关系到压敏电阻自身的老化和使用寿命。 压敏电阻的损坏形式：（1）当压敏电阻在抑制暂态过电压时能量超过其额定容量时，压敏电阻会因过热而损坏，主要表现为短路、开路。 MYL表示防雷型压敏电阻 MYE表示高负荷型压敏电阻,也有厂家用MYT表示通用型，MYL表示防雷型. 选用方法(一般情况）: 1、压敏电压值应大于实际电路的电压峰值，一般为： U1mA =K1×/K2×K3×UC U1mA ---- 压敏电压
第一步1：确定电路的工作参数。 （尽可能将下列信息填写完全）。 1-a. 瞬变电流的来源和路径 ________ 来源________路径 1-b.受保护设备的正常工作电压 ________ （V AC），或________ （V）RMS DC 1-c. 正常工作电压公差（1-b） ________ （V）或________未知 1-d.受保护设备的最大允许电压 ________ （V AC）或________ （V）RMS DC 1-e. 最大允许浪涌电流及冲击次数 （请说明浪涌电流的8x20μs波形等效） ________ （A）________（冲击数量） 1-f. 浪涌发生时设备可经受的最大电能 ________ （焦）（E=1.4xVxIxT） 1-g. 浪涌发生时设备可经受的最大功率 ________ （W）（P=VxI） 1-h.压敏电阻最大允许电容（@1kHz；偏压0V DC）（不影响电路功能的压敏电阻设备最大允许电容）________ （pF） 1-i. 所需安全标准 （所需标准名称，如UL、CSA、VDE等等） 第2步：计算电压值。 2-a.所需压敏电阻电压值应等于：
受保护设备或器件的工作电压* + 工作电压公差。 如公差未知，则将受保护设备或器件的工作电压乘以 1.10到1.25（即将工作电压增加10—25% ）。 如果工作电压是直流电压（V RMS），请转换为交流电压（V DC）。 ____ 交流工作电压（V）x 1.414 =______________________ 直流工作电压（V）RMS DC ________设备或器件的工作电压（V DC） + _________公差（V）=_____________________ 要求的压敏电阻电压（V） - 或者，- ____设备或器件的工作电压（V DC） x （1.10到1.25）= _____________ 要求的压敏电阻电压（V） 第3步：选择压敏电阻的准则 如果对下列任一问题的回答是“否”，请转至列表底部的矫正操作注释（A-F）： 3-a.压敏电阻电压值—压敏电阻电压公差≥ 要求的压敏电阻电压值（2-a）______是______否（A） 3-b.压敏电阻最大箝位电压值：受保护设备或器件的最大允许电压（1-d）（最大电流应小于或等于测得最大箝位电压时的电流）。 ______是______否 （B）
实验一：电路元件伏安特性的测量 一、实验目的 1. 掌握线性、非线性电阻元件及电源的概念。 2.学习线性电阻和非线性电阻伏安特性的测试方法。 3.学习直流电压表、直流电流表及直流稳压电源等设备的使用方法。 二、实验仪器 电路分析实验箱、数字万用表、直流电流表、直流电压表、二极管、稳压二极管、电阻 三、实验原理 1、数字万用表的构成及使用方法 数字万用表一般由二部分构成，一部分是被测量电路转换为直流电压信号，我们称为转换器，另一部分是直流数字电压表。 直流数字电压表构成了万用表的核心部分,主要由模-数转换器和显示器组成。可用于测量交直流电压和电流、电阻、电容、二极管正向压降及电路通断，具有数据保持和睡眠功能。 2、整体结构 1)交直流电压测量 (1)将红表笔插入VQ插孔,黑表笔插入COM插孔。 (2)将功能开关置于V量程档。 将测试表笔并联在被测元件两端 2)交直流电流测量 (1)将红表笔插入mA或A插孔,黑表笔插入COM插孔。(2)将功能开关置A量程。 (3)表笔串联接入到待测负载回路里。 3)电阻测量 (1)将红表笔插入VQ插孔,黑表笔插入COM插孔。 (2)将功能开关置于Q量程。 (3)将测试表笔并接到待测电阻.上 4)二极管和蜂鸣通断测量 (1)将红表笔插入VQ插孔，黑色表笔插入”COM”插孔。(2)将功能开关置于二极管和蜂鸣 通断测量档位。 (3)如将红表笔连接到待测-二极管的正极,黑表笔连接到待测二极管的负极，则LCD.上的 读数为二极管正向压降的近似值。 将表笔连接到待测线路的两端,若被测线路两端之间的电阻大于700,认为电路断路;被测线路两端之间的电阻≤100,认为电路良.好导通,蜂鸣器连续声响;如被测两端之间的电阻在10~700之间，蜂鸣器可能响,也可能不响。同时LCD显示被测线路两端的电阻值。
（一）线性电阻的伏安特性曲线 由图可知，伏安特性曲线的斜率为0.9944，故实验测得线性电阻阻值为1/994.4=1005.6Ω。 实际电阻的标称值为1000Ω，相对误差为E=(|1000-1005.6|/1000)*100%=0.56%。 误差原因：实验中采用电流表内接法，电压表的读数包括了电流表的压降，因此计算所得电阻为电流表内阻和线性电阻之和，偏大。 （二）半导体二极管伏安特性曲线 1、正向特性 U/V 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 I/mA 1.992 3.976 5.956 7.953 9.947 U/V 0.20 0.40 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 I/mA 0.004 0.004 0.013 0.023 0.042 0.084 0.173 0.359
2、反向特性 U/V 2.00 4.00 6.00 6.20 6.40 6.60 6.80 I/mA 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 8.034 （三）理想电压源伏安特性曲线 I/mA 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 U/V 10.032 10.032 10.031 10.030 10.030
（四）实际电压源伏安特性曲线 I/mA 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 U/V 9.406 8.853 8.545 7.842 7.421 由公式U=Us-IRs，伏安特性曲线的斜率为电源内阻，可求得实际电源内阻49.8Ω. 实验中，实际内阻为51.2Ω，相对误差为E=|51.2-51|/51*100%=0.39%。 误差原因：实验中采用电流表外接法，电流表的读数包括了电压表中的电流，因此，根据公式U=Us-IRs计算所得电阻值偏小。
压敏电阻的特性与参数以及如何选用 压敏电阻的特性与参数以及如何选用 如果电机是AC24V的，在电机方向线对地接一个470K压敏电阻；如果电机是AC220V，则加471K压敏电阻。意义重要是消除电机换相产生的尖峰高压。 压敏电阻的测量：压敏电阻一般并联在电路中使用，当电阻两端的电压发生急剧变化时，电阻短路将电流保险丝熔断，起到保护作用。压敏电阻在电路中，常用于电源过压保护和稳压。测量时将万用表置10k档，表笔接于电阻两端，万用表上应显示出压敏电阻上标示的阻值，如果超出这个数值很大，则说明压敏电阻已损 压敏电阻标称参数 压敏电阻用字母“MY”表示，如加J为家用，后面的字母W、G、P、L、H、Z、B、C、N、K分别用于稳压、过压保护、高频电路、防雷、灭弧、消噪、补偿、消磁、高能或高可靠等方面。压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持续电流，在用作过压保护时必须考虑到这一点。压敏电阻的选用，一般选择标称压敏电压V1mA 和通流容量两个参数。 1、所谓压敏电压，即击穿电压或阈值电压。指在规定
电流下的电压值，大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值，其产品的压敏电压范围可以从10 －9000V不等。可根据具体需要正确选用。一般 V1mA=1.5Vp=2.2V AC，式中，Vp为电路额定电压的峰值。V AC为额定交流电压的有效值。ZnO压敏电阻的电压值选择是至关重要的，它关系到保护效果与使用寿命。如一台用电器的额定电源电压为220V，则压敏电阻电压值 V1mA=1.5Vp=1.5×1.414×220V=476V，V1mA=2.2V AC=2.2×220V=484V，因此压敏电阻的击穿电压可选在470－480V 之间。 2、所谓通流容量，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下，对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超过±10％时的最大脉冲电流值。为了延长器件的使用寿命，ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量。然而从保护效果出发，要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下，实际发生的通流量是很难精确计算的，则选用2－20KA的产品。如手头产品的通流量不能满足使用要求时，可将几只单个的压敏电阻并联使用，并联后的压敏电不变，其通流量为各单只压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同，否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻。 压敏电阻器的应用原理
实验二 电气元件的伏安特性曲线 一、 仪器条件记录 【 电表的?= 量程×级别% 】 二、 测量记录 （1）接法：电压表内接【因实验已知电压表的内阻R V 】 （2）修正关系式：I I V R R V =- ；而I I R R R R V V ≈∴>>Ω=,, 107 【 注意：I 的单位换算 】 三、 根据测量关系式V R I R ?=1 计算电阻两端的电压与电流的最佳直线的截距和斜率 1.根据V-I 实验图线, 电阻两端的电压与电流呈线性关系（见图1） 2.用计算机进行最小二乘法线性回归计算得： （y 表示R I ；x 表示V ；R b 1 =；） （1） 计算机显示记录： a = -4.545454E-03 a U =9.203508E-03(程序中a 的A 类不确定度作为a U ) b = 1.008909 b U =1.555677E-03 （2） 计算结果表示： a = -0.0045±0.0092 mA b = 1.0089±0.0016 mA/V = (1.0089±0.0016)×103 - A/V %16.0%1000089.10016 .0%100=?=?= b U E b b
【这里注意两点：① 计算机中10的多少次方是用E 的多少来表示的，但计算结果表示中不能用E 来书写； ② 计算结果表示应表示出相应的单位。a 的单位与y 的单位相同；而斜率b dy dx = ，所以b 的单位必是输入计算机时y 所用单位和x 所用单位的比。最后，如有必要，再将所用单位转换成法定计量单位。】 【从上述结果可以看出：a U a ± 中包含0，从另一个侧面说明实验没有显著的系统误差存在。】 图1（图线中R I V 和具有很好的线性关系） 四、电阻R 计算和结果表示 R 的计算式：)991.18(10 0089.1113Ω=?== -b R
伏安特性实验报告 篇一：电路元件伏安特性的测量(实验报告答案) 实验一电路元件伏安特性的测量 一、实验目的 1．学习测量电阻元件伏安特性的方法； 2．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法； 3．掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。 二、实验原理 在任何时刻，线性电阻元件两端的电压与电流的关系，符合欧姆定律。任何一个二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系式I＝f(U)来表示，即用I－U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为电阻元件的伏安特性曲线。根据伏安特性的不同，电阻元件分为两大类：线性电阻和非线性电阻。线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1（a）所示。该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R决定，其阻值R为常数，与元件两端的电压U和通过该元件的电流I无关；非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性曲线如图1-1（b）、（c）、（d）所示。
在图1-1中，U ＞0的部分为正向特性，U＜0的部分为反向特性。 (a)线性电阻 (b)白炽灯丝 绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，电阻元件在不同的端电压U作用下，测量出相应的电流I，然后逐点绘制出伏安特性曲线I＝f(U)，根据伏安特性曲线便可计算出电阻元件的阻值。 三、实验设备与器件 1.直流稳压电源 1 台 2.直流电压表1 块 3.直流电流表1 块 4.万用表 1 块 5.白炽灯泡 1 只 6. 二极管1 只 7.稳压二极管1 只 8.电阻元件 2 只 四、实验内容 1．测定线性电阻的伏安特性按图1-2接线。调节直流稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加（不得超过10V），在表1-1中记下相应的电压表和电流表的读数。 2 将图1-2中的1kΩ线性电阻R换成一只12V，0.1A的灯泡，重复1的步骤， 在表1-2中记下相应的电压表和电流表的读数。 3 按图1-3接线，R为限流电阻，取200Ω，二极管的型号为1N4007。测二极
课程名称电路原理实验日期 实验名称电路元件伏安特性的测定成绩 实验目的： 1. 掌握几种元件的伏安特性的测试方法； 2. 掌握实际电压源和电流源的使用调节方法； 3. 学习常用电工仪表和设备的使用方法。 实验条件： 机房七，Multisim 仿真平台。 实验内容及步骤： （1）测定线性电阻的伏安特性 按图1-2接线，依次调节稳压电源的输出电压为原始数据为表 1 —1中数值，并测相应的电流值记入表中。 图1-2
_|_V1 ::: 二 10& (2) 测定理想电压源的伏安特性 直流稳压电源，其内阻很小，作为理想的电压源。按图 1 —3线路接好后，接通 晶体管稳压电源，调节输出电压 Us=10v ，再调节可变电阻R L ，使直流电流表读数分 别为表1 —4中数据，将相应的电压数据写入表 1 —3中。 200 0 R L 图1-3 (t (3) 测定实际电源内阻及伏安特性 晶体管直流稳压电源和一个 51欧的电阻串联，作为一个实际电压源。按图 1— 4 0.020 一 WV-」 ：：：：：：： DC 1e-&032 R2：: 丄⑷］ 二 10 V 10.000 DC U2 0.0 0 UT ； I ； DC 10MC-■ mA
接线，当负载R L开路时调节稳压电源的输出电压U=10V，再调节负载，当电流表的数据分别为表1-1~表1-3中的数值时，将相应的电压、电流数值写入表1-3中，并计算相应的功率值。 图1-4 数据记录: 表1-2 理想电压源的伏安特性 表1-3实际电压源伏安特性
实验总结: 通过本次实验，我学会了用Multisim仿真平台测定电路元件的伏安特性。并且，在连接电路时一定要注意电压表和电流表的正负极，使之正确的接入电路中。否者，电表的读数可能会出现负值。在进行电压源伏安特性的研究中，我们可以看到当电阻R L小于51 Q时电阻的功率随着电阻的增大而增大，当R L大于51Q时，功率随着电阻的增大而减小。因此，我们可以知道当R L等于51Q时，电源的输出功率达到最大。实验思考： 用电压表和电流表测量元件的伏安特性时，电压表可接在电流表之 前或之后，两者对测量误差有何影响？ 答：电流表内接，电流测量准确，电压测的是元件和电流表共同的电压，所以会较实际偏大。使得测量的电阻偏大。电流表外接的话，电压表测量准确，电流表测的是电压表和元件并联电路的电流，较实际偏大，根据公式算出结果电阻偏小。
竭诚为您提供优质文档/双击可除伏安特性曲线的测量实验报告 篇一：电路元件伏安特性的测量(实验报告答案) 实验一电路元件伏安特性的测量 一、实验目的 1．学习测量电阻元件伏安特性的方法； 2．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法；3．掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。 二、实验原理 在任何时刻，线性电阻元件两端的电压与电流的关系，符合欧姆定律。任何一个二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压u与通过该元件的电流I之间的函数关系式I＝f(u)来表示，即用I－u平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为电阻元件的伏安特性曲线。根据伏安特性的不同，电阻元件分为两大类：线性电阻和非线性电阻。线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1（a）所示。该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R决定，其阻值R为常
数，与元件两端的电压u和通过该元件的电流I无关；非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性曲线如图1-1（b）、（c）、（d）所示。在图1-1中，u＞0的部分为正向特性，u＜0的部分为反向特性。 (a)线性电阻(b)白炽灯丝 绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，电阻元件在不同的端电压u作用下，测量出相应的电流I，然后逐点绘制出伏安特性曲线I＝f(u)，根据伏安特性曲线便可计算出电阻元件的阻值。 三、实验设备与器件 1.直流稳压电源1台 2.直流电压表1块 3.直流电流表1块 4.万用表1块 5.白炽灯泡1只 6.二极管1只 7.稳压二极管1只 8.电阻元件2只 四、实验内容 1．测定线性电阻的伏安特性按图1-2接线。调节直流稳压电源的输出电压u，从0伏开始缓慢地增加（不得超过10V），在表1-1中记下相应的电压表和电流表的读数。 2 将图1-2中的1kΩ线性电阻R换成一只12V，0.1A的灯
电路元件伏安特性的测量（实验报告答案） 一、实验目的 1．学习测量电阻元件伏安特性的方法； 2．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法； 3．掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。 二、实验原理 在任何时刻，线性电阻元件两端的电压与电流的关系，符合欧姆定律。任何一个二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系式 I＝f(U)来表示，即用 I －U 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为电阻元件的伏安特性曲线。根据伏安特性的不同，电阻元件分为两大类：线性电阻和非线性电阻。线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图 1-1（a）所示。该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R 决定，其阻值 R 为常数，与元件两端的电压 U 和通过该元件的电流I 无关；非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值R 不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性曲线如图 1-1（b）、（c）、（d）所示。在图 1-1 中， U ＞0的部分为正向特性，U＜0 的部分为反向特性。
绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，电阻元件在不同的端电压 U 作用下，测量出相应的电流 I ，然后逐点绘制出伏安特性曲线 I ＝ f ( U )，根据伏安特性曲线便可计算出电阻元件的阻值。 三、实验设备与器件 1.直流稳压电源 1 台 2.直流电压表 1 块 3.直流电流表 1 块 4.万用表 1 块 5.白炽灯泡 1 只 6. 二极管 1 只 7.稳压二极管 1 只 8.电阻元件 2 只 四、实验内容 1．测定线性电阻的伏安特性 五、实验预习 1. 实验注意事项 (1)测量时，可调直流稳压电源的输出电压由 0 缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表，不能超过规定值。
MOV压敏电阻器的基本特性 Main topics: 1. Varistor characteristic and parameters; (压敏电阻器的基本特性及参数) 2. Microstructure and conduction mechanism (压敏电阻的显微结构和传导机理) 3. Production flow and process control (生产工艺流程及工艺控制) 4. Product class and type (产品种类及型号含义) 1. 压敏电阻器的基本特性及参数 压敏电阻器是一类对电压敏感的敏感元件，是电压超过某一值后，其电阻值随所加电压显著变化的电阻器。因此也有人称之为变阻器(Varistor = variable resistor)或非线性电阻器。 压敏电阻器的基本特性──V/I 特性
压敏电阻器的基本参数 U v──压敏电压： 流过压敏电阻器的电流为1mA时，加在它两端的电压降称为压敏电压。 I s──漏电流： 压敏电阻器在进入击穿区之前正常工作时所流过的电流，称为漏电流。测量时，我们是给压敏电阻器施加一定值的直流电压（大小约等于最大交流工作电压），测量流过压敏电阻器的电流。 U s──漏电流电压： 流过压敏电阻器的电流为Is时，加在它两端的电压降称为漏电流电压。 Is一般为3mA，对于低压产品（最大交流工作电压<50V）Is为9mA。 U k──钳制电压（保护水平）： 流过压敏电阻器的电流为Ik时，加在它两端的电压降称为钳制电压，钳制电压也称为压敏电阻器的保护水平。 Ik：与压敏电阻器的电极面积及电压等级有关，对于S-VAR，Ik为1~100A。 压敏电阻的允许偏差
压敏电阻选用的基本知识 什么是压敏电阻器及其分类与参数? 压敏电阻器简称VSR，是一种对电压敏感的非线性过电压保护半导体元件。它在电路中用文字符号“RV”或“R”表示，图1-21是其电路图形符号。 （一）压敏电阻器的种类 压敏电阻器可以按结构、制造过程、使用材料和伏安特性分类。 1．按结构分类压敏电阻器按其结构可分为结型压敏电阻器、体型压敏电阻器、单颗粒层压敏电阻器和薄膜压敏电阻器等。 结型压敏电阻器是因为电阻体与金属电极之间的特殊接触，才具有了非线性特性，而体型压敏电阻器的非线性是由电阻体本身的半导体性质决定的。 2．按使用材料分类压敏电阻器按其使用材料的不同可分为氧化锌压敏电阻器、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、钛酸钡压敏电阻器等多种。 3．按其伏安特性分类压敏电阻器按其伏安特性可分为对称型压敏电阻器（无极性）和非对称型压敏电阻器（有极性）。 （二）压敏电阻器的结构特性与作用 1．压敏电阻器的结构特性压敏电阻器与普通电阻器不同，它是根据半导体材料的非线性特性制成的。 图1-22是压敏电阻器外形，其内部结构如图1-23所示。 普通电阻器遵守欧姆定律，而压敏电阻器的电压与电流则呈特殊的非线性关系。当压敏电阻器
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。当压敏电阻器两端电压略高于标称额定电压时，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。当其两端电压低于标称额定电压时，压敏电阻器又能恢复为高阻状态。当压敏电阻器两端电压超过其最大限制电压时，压敏电阻器将完全击穿损坏，无法再自行恢复。 2．压敏电阻器的作用与应用压敏电阻器广泛地应用在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作用。 图1-24是压敏电阻器的典型应用电路。 （三）压敏电阻器的主要参数 压敏电阻器的主要参数有标称电压、电压比、最大控制电压、残压比、通流容量、漏电流、电压温度系数、电流温度系数、电压非线性系数、绝缘电阻、静态电容等。 1．压敏电压： MYG05K规定通过的电流为0.1mA，MYG07K、MYG10K、MYG14K、MYG20K 标称电压是指通过1mA直流电流时，压敏电阻器两端的电压值。 2．最大允许电压（最大限制电压）：此电压分交流和直流两种情况，如为交流，则指的是该压敏电阻所允许加的交流电压的有效值，以ACrms表示，所以在该交流电压有效值作用下应该选