压敏电阻的工作原理的作用
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压敏电阻的工作原理及作用
嘿,你问压敏电阻的工作原理及作用?那咱就来好好聊聊。
压敏电阻啊,它的工作原理其实挺简单的。
就像一个小卫士,专门对付那些突然出现的高电压。
当电路里的电压正常的时候,压敏电阻就乖乖地待在那儿,不怎么起作用。
可要是电压一下子变得很高,比如说打雷啦、电路出故障啦,这时候压敏电阻就会挺身而出。
它的电阻会迅速变小,就像打开了一个大阀门,把多余的电流引走,保护后面的电路不被高电压给烧坏喽。
它的作用可大了去了。
首先呢,能保护电器设备。
你想想,要是没有压敏电阻,一个雷打下来,或者电压突然升高,那家里的电视啊、电脑啊啥的可能就一下子被烧坏了。
有了压敏电阻,它就像一个保护神,把危险挡在外面。
然后呢,在工业生产中也很重要。
很多大型设备都需要稳定的电压,如果电压不稳定,可能会导致设备故障,影响生产。
压敏电阻就能在关键时刻发挥作用,保证设备正常运行。
还有啊,压敏电阻还能提高电路的安全性。
如果电路出现异常情况,它能及时反应,避免发生火灾或者其他危险。
我给你讲个事儿吧。
我有个朋友,他家有一次打雷,结果电视坏了。
后来他找了个懂行的人来看,发现是没有装压敏电阻。
那个人就给他讲了压敏电阻的作用,还帮他装上了。
从那以后,再打雷的时候,他家的电器就没事了。
所以啊,压敏电阻的工作原理就是在高电压时电阻变小,引走多余电流。
它的作用是保护电器设备、保证工业生产、提高电路安全性。
要是你也关心电路安全,可别忘了压敏电阻这个小卫士哦。
加油吧!。
压敏电阻原理作用压敏电阻,听起来好像是个挺高大上的玩意儿,但其实它在我们的日常生活中无处不在,默默发挥着它的作用。
要说压敏电阻的原理和作用,咱们得先从它的名字入手,理解一下“压敏”这俩字儿。
简单来说,压敏电阻就是对压力敏感的电阻,也就是说,它的电阻值会随着所受压力的变化而变化。
想象一下,你手里拿着一个弹簧,当你轻轻压它的时候,它会缩短一点;当你用的力气大了,它就缩得更短。
压敏电阻就像是这个弹簧的电阻版,只不过它感应的不是长度变化,而是压力变化。
压力一变,它的电阻值就跟着变。
咱们先聊聊压敏电阻的原理。
其实,压敏电阻内部是由一些特殊的半导体材料制成的。
这些材料有个特点,就是它们的电阻值会随着外界条件的变化而变化。
在压敏电阻里,这个外界条件就是压力。
当受到压力时,半导体材料内部的原子结构会发生变化,导致电子在材料中的流动变得更容易或更难,从而改变了电阻值。
就像咱们平时开车,如果路面坑坑洼洼,车开起来就会颠簸。
这时候,车里的减震器就会发挥作用,吸收这些震动,让咱们坐得更舒服。
压敏电阻也是这样的,它在电路中就像是一个减震器,能够吸收因为压力变化而引起的电压或电流波动。
再来说说压敏电阻的作用。
它的作用可大了去了,咱们身边的好多东西都离不开它。
比如说,家里的电路保险丝,就是一种应用了压敏电阻原理的装置。
当电路中的电流过大时,保险丝内部的压敏电阻就会感应到这种变化,并迅速增加电阻值,从而切断电路,保护家里的电器不受损坏。
还有啊,咱们现在用的智能手机、平板电脑这些电子设备,里面也都有压敏电阻的身影。
你想啊,这些设备那么小,里面却装着那么多的电子元件,一不小心摔一下,那可咋整?这时候,压敏电阻就派上用场了。
它能够感应到设备受到的冲击,并迅速调整电路中的电压和电流,保护其他电子元件不受损害。
更神奇的是,压敏电阻还能用在医疗领域呢。
比如说,有些医疗设备需要测量人体的血压、心率这些指标。
这时候,就可以用到压敏电阻来制作传感器。
压敏电阻的原理
压敏电阻(Pressure-sensitiveResistor)是一种特殊的电阻器,它的电阻值会随压力的大小而不断变化。
它以应变膜片为基础,应变膜片的电阻值会随压力的变化而产生变化,通过与电路中其他元件的结合,实现电路控制。
压敏电阻的原理及其用途详细说明如下:
一、压敏电阻的原理
压敏电阻是利用应变膜片的原理,在普通电阻器中加入应变膜片,由于外界压力的变化,会导致应变膜片的电阻值发生变化,从而达到电路的调节目的。
压敏电阻的基本工作原理是:外界压力的变化会使应变膜片的电阻值发生变化,这个变化会引起普通电阻器的电阻值也发生变化,从而使电路中其他元件产生变化,从而达到电路控制的目的。
二、压敏电阻的用途
压敏电阻的用途是控制电路,它可以用于控制感应设备的电压,用于计算机、音响、汽车等电子设备的自动调节,也可以用来作为动力控制器。
压敏电阻也可以用于智能装备,比如智能门禁系统、智能家居等,其中可以使用压敏电阻来检测外壳上的压力,根据压力的大小来执行相应的动作,达到控制电路的目的。
总之,压敏电阻是一种常用于控制电路的元件,其原理是利用应变膜片的变化来改变电阻值,从而控制电路中其他元件的工作。
压敏电阻具有广泛的用途,如控制感应设备的电压、计算机、音响、汽车
等电子设备的自动调节、智能装备,以及动力控制器等。
压敏电阻的工作原理(一)压敏电阻简介•定义:压敏电阻是一种电阻器,其阻值会随外加电压或电场的变化而产生明显变化。
•原理:一般由氧化锌或硒化铅等材料制成,在电场作用下会导致材料的晶格结构发生改变,从而影响电导率,导致阻值变化。
压敏电阻的工作原理•电机阻值变化:当压敏电阻接在电路中时,外加电压会导致阻值发生变化,这是因为电压会导致晶格结构的弯曲或变形,从而影响电导率。
因此,压敏电阻通常用作电路中的可变电阻器。
•限流器作用:压敏电阻还可以作为限流器使用。
当电路中的电流高于压敏电阻的额定值时,阻值会急剧增加,从而保护电路中的其他元件,以防止由于电压或电流的突然变化而引起的损坏或故障。
压敏电阻的分类•按材料分类:按照压敏电阻材料的不同,压敏电阻可以分为氧化锌压敏电阻、硒化铅压敏电阻等。
•按阻值分类:按照压敏电阻的阻值大小,可以分为高阻值型压敏电阻和低阻值型压敏电阻。
•按应用场景分类:按照压敏电阻的应用场景不同,可以分为电子元器件压敏电阻、汽车电子压敏电阻、电力传感器压敏电阻等。
压敏电阻的优缺点•优点:具有高灵敏度、响应速度快、材料成本低、易加工等优点。
•缺点:容易受热、湿度等环境因素影响,需要经常更换。
结语压敏电阻是一种重要的电阻器件,在各种电路中得到广泛应用。
了解其工作原理和分类有利于更好地选择和使用该元器件,以满足不同应用场景下的需求。
压敏电阻的应用场景•电子电路:在电子电路中,压敏电阻通常被用作可变电阻、保护元件、稳压元件等。
在电路中,具有相对高灵敏度的压敏电阻可以用来检测物理量变化(如压力、形变、振动、加速度等)。
•电力行业:在电力行业,压敏电阻通常被用作保护元件、过载保护元件等。
压敏电阻可以用于检测电力设备(如变压器、电机等)中的故障和异常情况。
此外,压敏电阻还可以用于高压电磁波的抑制。
•汽车电子:在汽车电子中,压敏电阻通常被用作限流器、过压保护元件、传感器等。
压敏电阻可以用于电动汽车动力电池管理系统(BMS)中的过压保护、温度测量、电流检测等。
压敏电阻的作用及原理2008-08-11 20:08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:*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。
*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。
*泄漏电流:在参考电压的作用下,压敏电阻中流过的电流。
*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:(3)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。
压敏电阻是中国大陆的名词,意思是"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。
相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”。
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”。
在中国台湾,压敏电阻器是按其用途来命名的,称为"突波吸收器"。
压敏电阻的原理
压敏电阻是一种基于材料特性的电子元件,它具有在外力作用下电阻值会发生变化的特点。
其工作原理主要是基于材料内部的晶体结构和载流子的运动机制。
在压敏电阻中,常见的工作原理主要有磁电效应、热电效应和电声效应。
这些原理导致了材料内部电子运动和能带结构的改变,从而引起电阻值的变化。
其中,磁电效应是指在压敏电阻中,当外力作用于材料时,由于晶格结构的改变,会引发电子自旋的变化,从而改变电阻值。
热电效应是指在压敏电阻中,当外力作用于材料时,会产生热量;而这些热量将导致材料内部电子的热运动,改变材料的电阻。
电声效应是指在压敏电阻中,当外力作用于材料时,会导致材料内部声波的产生和传播,这些声波的传播将改变材料内部的载流子密度,从而引起电阻值的变化。
总的来说,压敏电阻在外力作用下通过改变材料内部的结构和电子运动状态来改变电阻值。
这种反应速度快、响应灵敏的特性,使得压敏电阻在各种传感器、安全装置和电路保护等领域中得到广泛应用。
压敏电阻工作原理压敏电阻(Varistor)是一种非线性电阻元件,其主要功能是在电路中起到过压保护的作用。
在正常工作条件下,压敏电阻的电阻值很大,只有在电压超过一定数值时,电阻值才会急剧下降,从而将过高的电压转变为相对较小的电压,保护电路中的其他元件不受损坏。
本文将详细介绍压敏电阻的工作原理及其在电路中的应用。
压敏电阻的工作原理主要基于压阻效应,即在电压作用下,其电阻值发生变化。
压敏电阻的内部结构由氧化锌等半导体材料构成,这些材料具有负温度系数的特性,即随着温度的升高,电阻值会下降。
当外加电压超过一定数值时,半导体材料中的自由电子会受到电场的作用而加速,导致材料中的电子-空穴对产生增多,电阻值急剧下降。
这种现象可以用能带理论来解释,即在电压作用下,半导体材料的电子能级和空穴能级发生变化,使得电阻值急剧下降。
在实际应用中,压敏电阻通常被用于电路的过压保护。
当电路中的电压超过压敏电阻的工作电压时,压敏电阻的电阻值会急剧下降,将过高的电压转变为相对较小的电压,从而保护电路中的其他元件不受损坏。
此外,压敏电阻还常用于雷击保护、电源电压稳定和信号调节等方面。
需要注意的是,压敏电阻的工作原理决定了其在电路中的工作方式是非线性的,即在一定电压范围内,其电阻值变化较大,因此在实际应用中需要根据具体电路要求选择合适的压敏电阻型号和参数。
此外,压敏电阻在工作时会产生一定的热量,因此在设计电路时需要考虑散热和温升等问题,以确保其可靠性和稳定性。
总的来说,压敏电阻是一种非常重要的电阻元件,其工作原理基于压阻效应,主要用于电路的过压保护和其他相关应用。
在实际应用中,需要根据其工作原理和特性选择合适的型号和参数,并合理设计电路,以确保其正常工作和可靠性。
压敏电阻作用及其原理
压敏电阻(Varistor)是一种特殊材料制成的电阻器件,其主
要作用是在电路中用于保护其他元件免受过电压的损害。
当电路中
出现过电压时,压敏电阻会自动变成一个低电阻状态,吸收大部分
过电压,从而保护其他元件不受损害。
压敏电阻的原理是基于压阻
效应,即在受到外力作用时,材料的电阻会发生变化。
具体来说,
压敏电阻的材料是由氧化锌、硒化镉等半导体材料组成的,这些材
料在电场作用下会产生非线性电阻特性。
当电压低于材料的“击穿
电压”时,压敏电阻表现为高电阻状态;而当电压超过“击穿电压”时,材料内部的电子会受到加速,从而使材料的电阻急剧下降,形
成一个低电阻通路,吸收过电压。
这种特性使得压敏电阻能够在电
路中起到过电压保护的作用。
从应用角度来看,压敏电阻广泛应用于各种电子设备和电路中,特别是用于保护灯泡、电动机、半导体器件等不受电压波动的影响。
此外,压敏电阻还可以用于测量和控制系统中,例如作为电压调节
器或电压稳定器的一部分。
在雷击保护、过电压保护等方面也有重
要作用。
总的来说,压敏电阻通过利用材料的压阻特性,能够在电路中
起到过电压保护的作用,对电子设备和电路的稳定运行起到重要的作用。
压敏电阻的原理
压敏电阻是一种特殊的电阻器件,其原理主要基于压电效应和半导体材料的特性。
压敏电阻的电阻值会随着外界施加的压力或应变的变化而发生变化。
压敏电阻的工作原理可以简单描述为:当外界施加压力或应变作用在压敏电阻上时,其内部的半导体材料会发生形变,导致材料的电阻发生变化。
这是因为压敏电阻中的半导体材料的载流子浓度和移动率会随着应变的改变而发生变化。
当施加压力或应变增大时,压敏电阻的电阻值会减小。
这是因为在半导体材料中,应变会导致载流子的浓度增加和移动率的增加,进而使电阻值减小。
而当施加压力或应变减小时,压敏电阻的电阻值会增大。
压敏电阻通常由陶瓷材料制成,其中掺有特殊的陶瓷颗粒。
这些颗粒在材料中的分布是不均匀的,当施加外力时,颗粒之间的接触情况会改变,进而影响电阻值。
压敏电阻的主要应用领域包括:传感器、开关、泄露保护、电源稳压、汽车电子、通信设备等。
在这些应用中,压敏电阻被用于检测和测量压力、应变、力量等物理量,以实现相应的功能。
压敏电阻的应用及工作原理应用领域压敏电阻(Varistor)是一种基于非线性电阻特性的电子元件,广泛应用于各个领域中。
以下是压敏电阻常见的应用领域:1.电源保护:压敏电阻可用于电源线路中,用于吸收输入电源中的瞬态电压,保护电源设备免受过电压的损害。
2.电气设备保护:在电气设备中,压敏电阻可用于保护电路板、开关、继电器等电子元件,防止过电压引起的损坏。
3.通信设备保护:压敏电阻可用于防雷击保护电信设备,防止过电压对通信设备和通信线路造成损害。
4.汽车电子系统:在汽车电子系统中,压敏电阻可用于保护电路免受车辆电气系统中的过电压和浪涌电流的损害。
5.仪器仪表:压敏电阻可用于测量和控制仪器仪表中,用于精确测量电流、电压和电阻等参数。
工作原理压敏电阻的工作原理基于其特殊的电阻-电压特性。
压敏电阻主要由二氧化锌(ZnO)陶瓷材料制成,具有非线性电阻特性。
当施加在压敏电阻两端的电压低于其额定工作电压时,压敏电阻的电阻值非常高,近似于一个开路;而当电压高于其额定工作电压时,压敏电阻的电阻值迅速下降,近似于一个短路。
压敏电阻的这种特性是由于陶瓷材料内部存在大量的PN结和势垒,当外部电压低于额定工作电压时,势垒会阻碍电流流过,从而表现为高电阻值;而当外部电压高于额定工作电压时,势垒会逆向击穿,形成电流通路,从而表现为低电阻值。
工作原理示意图以下是压敏电阻的工作原理示意图:___| |------| ZnO |-|----------------------------|_____| V压敏电阻的优势压敏电阻具有以下优势,使其在各个领域中得到广泛应用:•高能量吸收能力:压敏电阻可以迅速吸收和消散大量的电能,保护电路不受过电压的损害。
•高电流容量:压敏电阻具有较高的电流容量,可以承受较高的过电流,保护电路设备不受损坏。
•快速响应速度:压敏电阻的响应时间很短,可以在瞬间响应并吸收过电压。
•体积小、重量轻:压敏电阻体积小、重量轻,适合于高密度电路板的应用。
压敏电阻和热敏电阻的原理与用途1.压敏电阻的原理与用途:压敏电阻,也称为可变电阻,是一种电阻值能够随着压力或力度改变的电阻器件。
它主要是通过半导体材料中的应变效应来实现的。
当外力施加在压敏电阻上时,会使材料的晶格结构发生变形,从而导致电阻值的变化。
压敏电阻的特点是灵敏度高、响应速度快、阻值范围大,可用于各种应变量测量、力传感器和压力传感器等领域。
具体的应用包括:-汽车行业:压敏电阻可用于车辆碰撞传感器、安全气囊传感器等。
-工业自动化:用于各种压力、压力差和力传感器。
-医疗设备:用于血压计、呼吸机、体重计等医疗设备中。
-电子设备:用于触摸屏、按钮、控制开关等。
-家电和消费电子:用于电视机、音响、手机等。
2.热敏电阻的原理与用途:热敏电阻,也被称为温度敏感电阻或热敏电阻器,是一种电阻值随温度变化而改变的电子元件。
它主要是通过敏感电阻材料中的温度系数来实现的。
常见的热敏材料有氧化锌、氮化硅、铂等,根据不同的材料和结构,热敏电阻可以分为PTC(正温度系数热敏电阻)和NTC(负温度系数热敏电阻)两种类型。
热敏电阻的特点是稳定性好、响应速度快、温度范围广,可广泛应用于温度传感领域。
-温度计和温度传感器:用于测量环境温度、物体温度等。
-温度补偿:用于电子元件和电子设备的温度补偿。
-温度控制:用于冰箱、空调、热水器等家电设备的温度控制。
-温度报警系统:用于火灾报警、温度报警等系统中。
总结来说,压敏电阻和热敏电阻在不同的应用环境中发挥重要作用。
压敏电阻主要用于力、压力传感等领域,而热敏电阻则主要用于温度传感和控制领域。
这两种电阻器件都具有快速响应、高灵敏度的特点,为各种电子设备和系统的正常运行提供了重要的支持。
压敏电阻的内部结构及工作原理压敏电阻是一种常见的电阻器件,它具有电阻值与外界施加的压力大小成反比的特性。
通过了解压敏电阻的内部结构和工作原理,我们可以更好地理解它的电性能和应用。
1.外壳:压敏电阻的外壳通常由绝缘材料制成,用于保护内部的电阻元件,同时也能起到固定和连接的作用。
2.电阻元件:电阻元件是压敏电阻的核心部分,也是压敏电阻的感应部件。
电阻元件通常由陶瓷材料制成,包括含有钛酸钡(BaTiO3)、锌氧(ZnO)等的陶瓷材料。
这些材料具有良好的电导性和变电阻性能,能够实现压力的感应和电阻值的改变。
3.电极:电极用于连接电阻元件,常用的电极有金属电极和碳漆电极。
金属电极通常用于高精度的压敏电阻,碳漆电极适用于一般的压敏电阻。
电极通过焊接或其他方式固定在电阻元件上。
具体而言,当施加压力时,材料内部发生微小的塑性变形或晶格变化,导致电子迁移和碰撞效应增大。
这会导致电阻元件的电阻值发生变化,产生一个与施加的压力成反比的电阻值。
1.高灵敏度:压敏电阻对压力的感应灵敏度较高,可以实现较小压力的检测。
2.快速响应:压敏电阻对压力的变化反应迅速,响应时间快。
3.温度影响:压敏电阻的温度影响较大,随着温度的升高,电阻值会发生一定的变化。
1.压力传感器:压敏电阻可用于测量各种介质的压力变化,广泛应用于工业控制、汽车电子等领域。
2.电子天平:压敏电阻可用于电子天平中,测量物体的重量。
3.触摸屏:压敏电阻可用于触摸屏中,通过检测触摸压力来实现触摸和手势的识别。
4.安全应用:压敏电阻可用于安全系统中,如防盗系统、火灾报警系统等,用于检测物体的接触和压力变化。
总结起来,压敏电阻的内部结构由外壳、电阻元件和电极等部分组成,工作原理基于材料的压阻效应和压电效应。
压敏电阻具有高灵敏度、快速响应和温度影响大等特点,在压力传感器、电子天平、触摸屏和安全应用等方面有着广泛的应用。
压敏电阻作用压敏电阻是一种特殊的电阻器件,其电阻值会随外加压力的变化而改变。
它被广泛应用于电子设备中的压力传感器、开关、开关稳定器等等。
压敏电阻能够通过改变电阻值,来实现对于压力和力的测量、传感和控制等功能。
下面将详细介绍压敏电阻的原理和应用。
压敏电阻的原理是基于材料的电阻特性随着压力变化的性质。
压敏电阻通常由粒子聚集体、导电颗粒和绝缘基体组成。
当外界施加压力时,粒子聚集体的颗粒之间会发生变化,导致导电颗粒之间的电阻发生变化。
从而实现电阻值的改变。
压敏电阻的应用十分广泛。
首先,它被广泛应用于压力传感器中。
压力传感器能够通过测量压敏电阻的电阻值变化来判断被测量物体施加的压力大小。
例如,在医疗设备中,可以利用压敏电阻来测量生物体内部的压力,从而实现对病情的诊断和监测。
其次,压敏电阻还可以用于开关和开关稳定器中。
当外界施加压力时,压敏电阻的电阻值会发生变化,从而触发或关闭开关,实现对电路的控制。
此外,压敏电阻还可以应用于智能家居等场合,例如智能床垫中的压力感知器,可以通过压敏电阻来感知人体的体重和睡姿,从而调节床垫的软硬度,提供更加舒适的睡眠体验。
除了以上应用外,压敏电阻还有其他一些特殊的应用。
例如,它可以应用于防盗系统中的压力传感器,用于感知窗户或门的受到的外力大小,从而判断是否有入侵者进入。
此外,压敏电阻还可以用于机器人的触觉传感器中,通过感知外界施加的压力来判断接触物体的硬度和形状,从而实现机器人的精确操作和感知能力。
总的来说,压敏电阻作为一种特殊的电阻器件,具有广泛的应用前景。
它能够通过改变电阻值,实现对压力和力的测量、传感和控制等功能。
随着科技的发展和人们生活水平的提高,压敏电阻在智能化、便捷化等方面的应用将会越来越广泛,为人们的生活带来更大的便利和舒适。
压敏电阻能量计算压敏电阻(PZR)是一种根据外加压力变化而改变电阻值的电子元器件。
在应用中,压敏电阻常用于测量和监测压力、力量和应力,广泛应用于医疗、工业、汽车等领域。
本文将介绍压敏电阻的工作原理、能量计算方法以及实际应用。
一、工作原理压敏电阻的工作原理基于半导体材料的电阻与应变之间的关系。
当外力作用于压敏电阻上时,会使得半导体材料发生弯曲或变形,从而导致材料内部的电阻发生变化。
压敏电阻的电阻值与外界压力呈线性关系,即电阻值随压力的增大而减小,随压力的减小而增大。
二、能量计算方法压敏电阻的能量计算通常采用以下公式:E=Fs其中,E表示压敏电阻的能量,F表示作用在压敏电阻上的力,s表示压敏电阻的位移。
在实际应用中,压敏电阻的参数通常是已知的,包括杨氏模量E、泊松比ν、电阻率ρ等。
这些参数可以通过材料的数据手册或实验获得。
其中,杨氏模量E用于描述材料的弹性特性,泊松比ν用于描述材料的纵向应变与横向应变的比值,电阻率ρ用于描述材料导电性能。
对于一个弹性材料而言,位移s与力F之间的关系可以通过胡克定律来描述:F=k·s其中,k表示弹簧系数,反映了材料对外力变形的抵抗能力。
对于一个压敏电阻而言,k可以表示为:k=(3/4)·(1-ν^2)·(E/t)其中,t表示压敏电阻的厚度。
将上述公式代入能量计算公式中,可以得到:E=(3/4)·(1-ν^2)·(E/t)·s^2通过上述公式,可以计算压敏电阻所存储的能量。
三、实际应用压敏电阻广泛应用于各个领域。
以汽车领域为例,压敏电阻可以应用于车辆的制动系统、悬挂系统等。
通过测量压敏电阻的电阻值,可以判断汽车的压力或力度是否符合要求,从而实现安全控制。
在医疗领域,压敏电阻可以应用于健康监测设备中。
例如,可将压敏电阻放置在床垫上用于测量患者的体重变化,或将其应用于呼吸设备中,用于监测呼吸频率和呼吸深度的变化。
总结:压敏电阻是一种能够测量和监测压力、力量和应力的电子元器件。
压敏电阻电路1. 压敏电阻的概述压敏电阻是一种特殊的电子元件,它的电阻值会根据外加压力或应变的大小而发生变化。
它由一种特殊的材料制成,这种材料通常是由金属、陶瓷或聚合物等组成。
压敏电阻具有很高的灵敏度和响应速度,因此广泛应用于各种测量、控制和保护电路中。
2. 压敏电阻的工作原理压敏电阻的工作原理基于其材料中存在的压力敏感效应。
当外界施加压力或应变时,材料内部会发生结构变化,导致其导电性能发生改变。
这种改变可以通过测量其阻值来进行检测和记录。
3. 压敏电阻的特性3.1 阻值范围压敏电阻的阻值范围很广,从几欧姆到几百兆欧姆不等。
这使得它可以适用于各种不同的应用场景。
3.2 灵敏度压敏电阻的灵敏度是指其阻值随外界压力或应变的改变程度。
灵敏度高的压敏电阻可以更准确地检测和记录外界压力或应变。
3.3 响应速度压敏电阻具有很高的响应速度,能够迅速地对外界压力或应变做出反应。
这使得它在需要实时监测和控制的场合中非常有用。
3.4 温度特性压敏电阻的温度特性是指其阻值随温度变化的情况。
一些压敏电阻在高温下会出现较大的阻值漂移,因此在设计电路时需要考虑温度补偿措施。
4. 压敏电阻在电路中的应用4.1 压力传感器压敏电阻可以用作压力传感器,在测量设备中广泛应用。
通过将压敏电阻与其他元件组合成一个传感器,可以实时监测和记录外界物体施加在传感器上的压力。
4.2 应变测量由于压敏电阻对应变非常敏感,因此可以将其用于测量结构物体的应变。
通过将压敏电阻粘贴或固定在待测物体上,可以实时测量和记录其应变情况。
4.3 温度补偿一些压敏电阻在高温下会发生较大的阻值漂移,这可能会影响电路的正常工作。
为了解决这个问题,可以通过将温度传感器与压敏电阻组合在一起,实时测量环境温度并进行相应的补偿。
5. 压敏电阻电路设计5.1 压敏电阻与其他元件的连接在设计压敏电阻电路时,需要将压敏电阻与其他元件正确地连接起来。
通常情况下,压敏电阻与其他元件(如运算放大器、模数转换器等)串联或并联连接。
压敏电阻的原理与作用
在维修现在的一些电子设备的开关电源时常常看到压敏电阻存在。
那么压敏电阻究竟是一种什么电子元件呢?
压敏电阻是一种能限制电压的电阻性保护器件,并且具有非线性伏安特性。
压敏电阻在电路中的主要作用就是防雷、过压保护。
图1
电子设备在电网电源输入端放入压敏电阻,遇到电网电源突然升高时,压敏电阻就会击穿短路不可修复。
迫使保险丝也熔断断开,从而有效的防止过电压进入电路板。
压敏电阻在输入电源电压正常的情况下阻抗非常高,对受保护的电子线路来说相当于开路,不会改变电路的设计特性。
但当瞬间出现高压突破电压时,超过压敏电阻的崩溃电压,压敏电阻瞬间阻抗会变低,低到的几欧姆。
图2
压敏电阻标称电压的选取,一般而言压敏电阻与被保护的电路或设备并联使用,在电网电源电压输入正常的情况下,应该低于压敏电阻两端标称的直流电压或交流电压,即使在电源电压波动最严重的时候,也不能高于压敏电阻额定值中选择的最大连续工作电压,即选取电压或标称电压。
也就是说压敏电阻的工作电压值必须高于实际电路的工作电压值。
图3
一般根据公式VmA=av/bc选择,公式中a为电路电压波动系数,一般去1.2;v为电路直流工作电压(交流电压取有效值);b为压敏电压误差,一般取0.85;c为元件老化系数,取0.9。
这样计算得出的VmA数值是直流工作电压的1.5倍,在交流状态下工作还要考虑峰值,所以计算结果还应该扩大1.414倍。
压敏电阻的原理
压敏电阻是一种新型的电阻元件,能够根据外加压力产生精确的电阻变化以及其他特性变化。
它由一种导电环氧树脂,碳微粒,金属碳酸锂,金属抗蚀剂等几种特殊材料组成,经过特殊工艺制成。
压敏电阻具有良好的耐压力性能,非常适用于超声波,高压,磁性器件中的控制应用,是一种重要的实用元件。
压敏电阻的工作原理是:当外加的压力改变,其核心的压敏物质导电性能会发生改变,从而影响电阻值。
其优点是其反应快慢和可靠性良好,精度较高。
压敏电阻由于其简单、可靠、响应快慢等优点,在实际应用中有着重要的地位。
在超声波中,它可以用来监测探头的压力水平,从而控制声波的强度,避免探头受到过大的损伤。
在高压环境下,它能够准确、可靠地控制安全阀的开启压力,从而保证设备的正常运转和安全稳定的工作状态。
在磁性器件中,它可以检测磁场的变动,以控制磁性器件的输出信号,进而实现高精度的控制。
压敏电阻具有良好的热电效应,即当处于不同温度时,其反应参数会有所改变。
由于温度对其反应速率的影响,这种特性使它在温度补偿测量和温度传感器中有着广泛的应用。
压敏电阻也具有良好的耐腐蚀性能,能够耐受一定的腐蚀性气体和液体的影响,被广泛地用于探测液体的压力变化,以实现自动测液控制的目的。
此外,压敏电阻还具有高精度的电阻变化特性,能够准确地检测
微小的变化,这使得它在电子产品的质量检测中有着较好的应用。
综上所述,压敏电阻是一种重要的实用元件,具有良好耐压力性能、高精度的电阻变化特性、耐腐蚀性能以及良好的热电效应等优点,可以用于监测压力、温度变化以及液体的压力变化,从而实现质量检测和控制应用,是一种实用性和功能性都很强的电子元件。
压敏电阻的工作原理的作用对于我们设备中使用的压敏电阻,原选用型号为14D101K,实际运行3个月中,此型号压敏电阻经常烧毁。
后改为14D121K,实际运行3个月,没有发现烧坏。
所以,为指导以后工作,整理并学习此资料,并在整理过程中,发现压敏电阻不应该直接并接在元件的输入端。
具体压敏电阻的资料如下一、压敏电阻的原理压敏电阻意思是”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。
相应的英文名称叫“VoltageDependentResistor”简写为“VDR”。
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”。
二、压敏电阻的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。
三、压敏电阻的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。
四、压敏电阻的特性参数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=loglog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/U0.1mA)五、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6500A4000A2000A1000A430A200A六、压敏电阻的测量测量时将万用表置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七、压敏电阻的选型压敏电阻的选用,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1mA=“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。
八、压敏电阻的使用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。
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0.3IP)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。
九、压敏电阻使用时的注意事项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。
所以,我们设备中压敏电阻的选型基本没有错误,根据公式,应该选取压敏电压即标称电压为130V的压敏电阻,根据就上不就下的原则,实际应该选取14D151型号。
而且,在实际使用方法上,我们不应该直接将压敏电阻并接,根据实际情况,应该把压敏电阻与陶瓷气体放电管串联使用。