压敏电阻及其应用

压敏电阻及其应用

ZnO压敏电阻实际上是一种伏安特性呈非线性的敏感元件，在正常电压条件下，这相当于一只小电容器，而当电路出现过电压时，它的内阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏，它的伏安特性是对称的，如图(1)a 所示。这种元件是利用陶瓷工艺制成的，它的内部微观结构如图(1)b 所示。微观结构中包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层。氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率却很高，相接触的两个晶粒之间形成了一个相当于齐纳二极管的势垒，这就是一压敏电阻单元，每个单元击穿电压大约为3.5V，如果将许多的这种单元加以串联和并联就构成了压敏电阻的基体。串联的单元越多，其击穿电压就超高，基片的横截面积越大，其通流容量也越大。压敏电阻在工作时，每个压敏电阻单元都在承受浪涌电能量，而不象齐纳二极管那样只是结区承受电功率，这就是压敏电阻为什么比齐纳二极管能承受大得多的电能量的原因。

压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端，如图(2)所示。

压敏电阻的Zv与电路总阻抗（包括浪涌源阻抗Zs）构成分压器，因此压敏电阻的限制电压为V=Vs

Zv/(Zs+Zv)。Zv的阻值可以从正常时的兆欧级降到几欧，甚至小于1Ω。由此可见Zv在瞬间流过很大的电流，过电压大部分降落在Zs上，而用电器的输入电压比较稳定，因而能起到的保护作用。图(3)所示特性曲线可以说明其保护原理。直线段是总阻抗Zs，曲线是压敏电阻的特性曲线，两者相交于点Q，即保护工作点，对应的限制电压为V，它是使用了压敏电阻后加在用电器上的工作电压。Vs为浪涌电压，它已超过了用电器的耐压值VL，加上压敏电阻后，用电器的工作电压V小于耐压值VL，从而有效地保护了用电器。不同的线路阻抗具有不同的保护特性，从保护效果来看，Zs越大，其保护效果就越好，若Zs=0，即电路阻抗为零，压敏电阻就不起保护作用了。图(4)所描述的曲线可以说明Zs与保护特性之间的关系。

我国规定压敏电阻用字母“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=2.2VAC，式中，Vp为电路额定电压的峰值。VAC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××220V=476V，V1mA=2.2VAC=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。

该装置的应用电路如图1（a）、（b）所示。由于电网电压的波动或人为的配电故障，经常会使电网产生浪涌过电压，威胁着电子仪器及各种家电的整流电路和电源变压器的安全。将压敏电阻MY并接在整流二极管或电源变压器的输入端即可起到保护作用。

该装置的应用电路如图2所示。在晶体管电视机中，行输出和帧输出管都接有较大的电感线圈，在开关电视机的瞬间，线圈两端会产生瞬间过电压，为了确保晶体管的安全工作，可在三极管VT的c-e极之间接上一只压敏电阻MY。压敏电压的选取应高于工作电压，又要低

于晶体管BG的耐压BV

CEO或BV CER值。

该装置的应用电路如图3所示。彩电中设置了一开机消磁电路，即在接通电源的瞬间，热敏电阻R θ的温度较低，其阻值也较小，电源电压瞬间大部分都加在压敏电阻和消磁线圈L上，因而有很大的电流通过线圈L，产生很强的交变磁场，使显像管得以消磁。由于大电流通过Rθ后引起其温度升高，其阻值也因此而变大，故加在压敏电阻两端的电压降低，使消磁线圈L上的电流下降到一个很小的稳定值。这种电路的特点之一是压敏电阻MY的限幅作用，它可以降低热敏电阻Rθ的耐压值并能保护消磁电路。

该装置的应用电路如图4所示。由于显像管内各极之间的距离很小，加上制作工艺上的某些原因，在显像管的阳极上加入一万多伏高压后，阳极与其它电极之间产生跳火现象。为了消除这种现象，有些电视机采用了显像管安装放电管或金属间隙的方式，但在使用中发现这两种方法的可靠性较差，如果采用ZnO压敏电阻便会取得较好的效果。

该装置的应用电路如图5所示。在直流电机的并激绕组电路中串入一只ZnO压敏电阻可以稳定电机的转速。其原理是，当电源电压变化时，压敏电阻MY可以改变磁绕组中的电流，从而达到稳速的目的。

该装置的应用电路如图6所示。在漏电保护器的两根电源线输入端并接一只ZnO压敏电阻用于过压保护，它可以承受8000V以下的浪涌电压，有效地克服了电子式漏电保护器耐压低的弱点，同时也可净化电路电源，消除电路外界干扰，增强了电路工作的可靠性

该装置的应用电路如图7所示。当固态继电器SSR用于驱动感性负载时，在电源接通与断开的瞬间会产生较高的浪涌电压，为了保护SSR内部的双向可控硅元件不致过电压而损坏或误动作，可在SSR的交流输出端并接一只压敏电阻MY。压敏电阻的选择，如果是220V电源，采用470V即可；如果是380V 电源，选用830V的。

该装置的应用电路如图8所示。雷雨天收看电视节目，其雷电可以通过两条途径窜入电视机将其损坏：一条是通过室外电视天线；另一条是通过电视机的电源线。前者常损坏高频头，后者常使电视机的电源电路及行场输出电路损坏。在室外天线上加接压敏电阻可以抑制这种恶果，要求压敏电阻MY直接与大地相接。保护电源部分的应用电路接法可参见图＊所示。它们一般是防感应雷，如果碰上直击雷，鉴于直击雷的巨大电流和特高电压，压敏电阻也是无能为力的，因此在室外天线的周围应安放在避雷装置，室外天线的安装位置应在避雷装置的保护区内。