【电子通识】一起读压敏电阻规格书

什么是压敏电阻？     

        压敏电阻是一种限压型保护器件。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。

压敏电阻的用途

■ 晶体管， IC， 可控硅和半导体开关元件以及各种电子， 电器设备的过压保护 。
■ 家用电器的浪涌吸收和过压保护。
■ 工业电器浪涌吸收。
■ 静电放电和噪音信号消除。
■ 继电器和电磁阀的浪涌吸收。
■ 漏电开关的过电压保护。
■ 电话机程控交换机及通讯设备的防雷及过压保护。

        如下图所示，压敏电阻并联在电路中起保护作用。当有脉冲（脉冲电流IS：由脉冲电压VS和阻抗ZS决定）施加在电路上时， 脉冲电流（IS）限制脉冲电压在压敏电阻的限制电压VC之内。由于吸收异常电压和电流脉冲的特性，被保护的设备及元器件上实际承受的电压就远低于过电压VS，从而使设备及元器件免遭过电压的冲击，压敏电阻可非常高效的保护电子器件。

         如下所示为某压敏电阻规格书的适用例。可以看到能使用在DC、AC单相、AC三相不同的应用中。

         比如电磁炉中的过压保护器实际为压敏电阻器，主要用于防止巿电电网中冲击性高压输入电磁炉内部，起到过压保护的目的，压敏电阻器的实物外形如图：

        过压保护器属于高阻抗电阻器，当市电电压过高，超出其耐压值时，将处于击穿状态，从而将市电交流220V短路，瞬间电流过大，烧断熔断器，起到保护电路的作用。过压保护器是否击穿可从其表面状态判断，一般会出现炸裂、黑炭点等现象。

压敏电阻特性

        压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快，比TVS管稍慢一些，一般情况下用于电子电路的过电压保护，其响应速度可以满足要求。

        压敏电阻的结电容一般在几百到几千pF的数量级范围，不宜直接应用在高频信号线路的保护中，应用在交流电路的保护中时，因为其结电容较大会增加漏电流，在设计防护电路时需要充分考虑。

        压敏电阻的通流容量较大，但比气体放电管小。 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。

        常用压敏电压有：18V, 22V, 27V, 33V, 39V, 47V, 56V, 68V, 82V, 100V, 120V, 150V, 180V, 200V, 220V, 240V, 270V, 300V, 330V,360V, 390V, 430V, 470V, 510V, 560V, 620V, 680V, 750V, 780V, 820V,910V, 1000V, 1100V, 1200V, 1800V。

压敏电阻尺寸与封装

        常用标称直径有：5mm, 7mm, 10mm, 14mm, 20mm

       有不同的管脚形态供我们选择应用。如直脚、外弯脚、平等脚等。

        压敏电阻包装有卷圆盘包装与折叠包装两种方式。 

压敏电阻的失效模式

        第一种劣化，表现在漏电流增大，压敏电压显著下降，直至为零。其中漏电流就是在25℃或规定的其他温度下，施加最大直流电压时，通过压敏电阻器中的电流。

        第二种炸裂，若过电压引起的浪涌能量太大，超过了选的压敏电阻器极限的承受能力，则压敏电阻器在抑制过电压时将会发生陶瓷炸裂现象。

        第三种穿孔，若过电压峰值特别高，导致压敏电阻器的失效模式绝大部分表现为劣化各穿孔（短路），解决的办法为在使用压敏电阻器时，与之串联一个合适的断路器或者保险丝，避免短路引起事故。

        总结来说，压敏电阻在吸收突波时，发生崩溃电压降低时，将使其工作电流过大直至烧毁；发生爆裂（封装层裂开，引线与陶瓷体分离）时，将断路，从而使保护失效；发生此片短路时将使其烧毁。当压敏电阻的使用环境或者湿度过高时，将使其劣化（崩溃电压降低），从而使其工作电流过大直至烧毁或短路。当压敏电阻的使用电压超过额定工作电压时，将使其劣化（崩溃电压降低），从而使其工作电流过大直至烧毁或短路。

对于压敏电阻起火燃烧的失效现象，大体上可分为老化失效和暂态过电压破坏两种类型。

        ①老化失效，这是指电阻体的低阻线性化逐步加剧，漏电流恶性增加且集中流入薄弱点，薄弱点材料融化，形1k左右的短路孔后，电源继续推动一个较大的电流灌入短路点，形成高热而起火。这种事故通常可以通过一个与压敏电阻串联的热熔接点来避免。热熔接点应与电阻体有良好的热耦合，当最大冲击电流流过时不会断开，但当温度超过电阻体上限工作温度时即断开。研究结果表明，若压敏电阻存在着制造缺陷，易发生早期失效，强度不大的电冲击的多次作用，也会加速老化过程，使老化失效提早出现。

        ②暂态过电压破坏，这是指较强的暂态过电压使电阻体穿孔，导致更大的电流而高热起火。整个过程在较短时间内发生，以至电阻体上设置的热熔接点来不及熔断。在三相电源保护中，N-PE线之间的压敏电阻器烧坏起火的事故概率较高，多数是属于这一种情况。相应的对策集中在压敏电阻损坏后不起火。一些压敏电阻的应用技术资料中，推荐与压敏电阻串联电流熔丝（保险丝）进行保护。

        在分析压敏电阻器件问题时，可以在断路状态下，过压保护器的正、反向阻值都很大，如果阻值较小，则说明该过压保护器本身已经损坏。