压敏电阻

压敏电阻的定义压敏电阻：严格的应该叫电压敏感电阻。即压敏电阻是对电压非常敏感的电阻元件，其属于非线性电阻。线性电阻和非线性电阻：线性电阻：在任何情况下，电阻值都为常数的电阻。非线性电阻：电阻值随外界环境变化的电阻。压敏电阻的特性：加在压敏电阻上的电压低于某一门槛电压时，它的电阻很大，流过压敏电阻的电流很小，几乎为零；但当所施加的电压高于这一门槛电压时，它的电阻突然变得很小，流过压敏电阻的电流变得很大。欧姆定律：电压（U）=电阻（R）×电流（I）即U=R×I。也可以写成：R=U/I或者I=U/R。电压的单位是伏特（V），电流的单位是安培（A），电阻的单位是欧姆（Ω）。压敏电阻的常用术语压敏电压（U1mA）：是指流过压敏电阻的直流电流为1毫安（1mA）时，在压敏电阻两端的电压。也叫标称电压、参考电压、门槛电压、拐点电压、超始电压。泄漏电流：简称漏流，是指在压敏电阻的两端施加U1mA的75%或83%的电压时，流过压敏电阻的电流。此电流的值越小说明压敏电阻的压敏特性越好。我公司生产中按U1mA的75%的电压测试漏流。压比（V1mA/V0.1mA）：压敏电阻流过1mA直流电流时两端的电压与流过0.1mA直流电流时两端的电压的比值。压比的数值越小说明压敏电阻的压敏特性越好。非线性系数（α）：反映压敏电阻压敏特性的一个常用术语，和压比数值存在如下关系：α=1/㏒V1mA/V0.1mA。α越大说明压敏电阻的压敏特性越好。电压梯度：单位厚度的压敏电阻的压敏电压，也叫毫米电压、场强。其单位为V/mm。根据电压梯度的大小划分配方类别（低压配方、中低压配方、中压配方、中高压配方、高压配方、超高压配方）。压敏电阻的应用压敏电阻的用途：利用压敏电阻的压敏特性，把压敏电阻作为过电压抑制元件，把很高的瞬时过电压抑制下来。压敏电阻通常与被保护元件并联使用。过电压：包括大气过电压（雷电）、操作过电压、暂时过电压。压敏电阻的缺点：只能抑制持续时间很短（ms级）的瞬时过电压，如雷电和操作过电压；不能抑制持续时间较长（秒级）的暂时过电压。广泛的应用在汽车电子、通迅、计算机、消费类电子产品、军用电子产品等方面，特别是在LCD、键盘、I/O接口、IC、MOSFET、CMOS、传感器、手机、DVD、AV、ABS、马达控制板、MP3、PDA、USB接口及高速数据信号线路上进行保护等。技术参数：压敏电压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或U1mA，，我们有时也把它叫做击穿电压。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。压敏电阻的压敏电压范围：18V～1800V。最大持续工作电压ACrms/DC：指压敏电阻能长期承受的最大交流电压Uac(有效值)或最大直流电压值Udc。一般Uac≈0.64U1mA；Udc≈0.83U1mA。续工作电压不需进行计算，可直接在产品技术参数第一列查找MaximumAllowableVoltage的值，如标称电压470V的压敏电阻的最大持续工作电压就是AC300V或DC385V。这个参数是选型的重要依据。限制电压（箝位电压）VC：当压敏电阻流过某一脉冲电流时，在压敏电阻两端显现的电压最大值。技术规格书中的最大箝位电压是在给定的脉冲电流下的值（5D是5A，7D是10A，10D是25A，14D是50A，20D是100A）。实际使用中，压敏电压越高，流过的冲击电流越大，限制电压（或称残压）就越高。其数值可从产品的U-I曲线上查到。通流量（最大冲击电流）Imax：按规定的时间间隔和次数，在压敏电阻上施加8/20μs波冲击时，通过的最大电流值称为冲击通流容量，简称通流量。冲击的次数越多，每次冲击的电流就应越小。见技术规格书中的“浪涌寿命次数定额”。漏电流Ip（μA）：压敏电阻在额定直流电压（一般为0.83U1mA）作用下流过的电流，称为漏电流。极间电容：是由压敏电阻的面积大小及压敏电压来决定的，电容的大小会影响压敏电阻器件的响应时间。一般压敏电阻的极间电容大于500PF，因此，通信信号线一般不用它进行保护，因为它会产生信号的损失。耐冲击能量：压敏电阻瞬间吸收的焦耳能量。它的计算公式为：E=K*Vc*Ip*T式中：K----是一个常量系数，视不同的脉冲波形而定：K=1是一种均匀分布的波形，K=1.4为10/1000和8/20μs的波形。Vc----是最大箝位电压。Ip----是最大通流量。T----是脉冲持续的时间。压敏电阻的失效与老化压敏电阻常见的失效模式为短路，常见的老化模式为泄漏电流的增大或标称电压U1mA的下降，最后导致压敏电阻的温度升高以至于冒烟、着火、爆炸等。引起压敏电阻失效和老化的因素有两种：温度和电压。高温和高压都会加快压敏电阻的失效和老化速度。尽量避免压敏电阻在高温下工作，在压敏电压的选择上也要格外慎重。压敏电阻的生产工艺流程黑片放行银片放行印银造粒压片烧结焊接测试包封配料成品放行TVS瞬态干扰抑制器性能与应用瞬态干扰瞬态干扰指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。瞬态干扰会造成控制系统的电源电压的波动；当瞬态电压叠加在控制系统的输入电压上，使输入控制系统的电压超过系统内部器件的极限电压时，便会损坏控制系统内部的设备，因此必须采用抑制措施。硅瞬变吸收二极管硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管，是箝位型的干扰吸收器件；其应用是与被保护设备并联使用。硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力，及极多的电压档次。可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。TVS管有单方向(单个二极管)和双方向(两个背对背连接的二极管)两种，它们的主要参数是击穿电压、漏电流和电容。使用中TVS管的击穿电压要比被保护电路工作电压高10％左右，以防止因线路工作电压接近TVS击穿电压，使TVS漏电流影响电路正常工作；也避免因环境温度变化导致TVS管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。TVS管有多种封装形式，如轴向引线产品可用在电源馈线上；双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O总线及数据总线的保护。TVS的特性TVS的电路符号和普通的稳压管相同。其电压-电流特性曲线如图1所示。其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。图2是TVS的电流-时间和电压-时间曲线。在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，而被击穿。随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。当TVS两极受到反向高能量冲击时，它能以10~12s级的速度，将其两极间的阻抗由高变低，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电位箝位于预定值，有效地保护电子设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。TVS具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点，目前已广泛应用于家用电器、电子仪表、通讯设备、电源、计算机系统等各个领域。TVS的主要参数*最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。VWM是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加于TVS的两极间时它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。*最小击穿电压VBR和击穿电流IR。VBR是TVS最小的击穿电压。在25℃时，低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR)时，加于TVS两极的电压为其最小击穿电压VBR。按TVS的VBR与标准值的离散程度，可把VBR分为5％和10％两种。对于5％的VBR来说，VWM=0.85VBR；对于10％的VBR来说，VWM=0.81VBR。图1TVS电压－电流特性图2TVS电压(电流)时间特性*最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP。当持续时间为20mS的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压为VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC与VBR之比称为箝位因子，一般在1.2~1.4之间。*电容量C。电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰减。因此，C是数据接口电路选用TVS的重要参数。*最大峰值脉冲功耗PM。PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且，TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01％。如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，有可能损坏TVS。*箝位时间TC。TC是从零到最小击穿电压VBR的时间。对单极性TVS小于1×10-12s；对双极性TVS小于10×10-12s。TVS的分类TVS器件按极性可分为单极性和双极性两种；按用途可分为通用型和专用型；按封装和内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列、贴片式和大功率模块等。轴向引线的产品峰值功率可以达到400W、500W、600W、1500W和5000W。其中大功率的产品主要用在电源馈线上，低功率产品主要用在高密度安装的场合。对于高密度安装的场合还可以选择双列直插和表面贴装的封装形式。4TVS的选用*确定被保护电路的最大直流或连续工作电压，电路的额定标准电压和最大可承受电压。*TVS的额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VWM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。*TVS的最大反向箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。*在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功率PM必须大于被保护电路可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。一般TVS的最大峰值脉冲功率是以10/1000ms的非重复脉冲给出的，而实际的脉冲宽度是由脉冲源决定的，当脉冲宽度不同时其峰值功率也不同。如某600WTVS，对1000ms脉宽最大吸收功率为600W，但是对50ms脉宽吸收功率就可达到2100W，而对10ms的脉宽最大吸收功率就只有200W了。而且吸收功率还和脉冲波形有关：如果是半个正弦波形式的脉冲，吸收功率就要减到75％，若是方波形式的脉冲，吸收功率就要减到66％。*平均稳态功率的匹配对于需要承受有规律的、短暂的脉冲群冲击的TVS，如应用在继电器、功率开关或电机控制等场合，有必要引入平均稳态功率的概念。举例说明，在一功率开关电路中会产生120Hz，宽度为4ms，峰值电流为25A的脉冲群。选用的TVS可以将单个脉冲的电压箝位到11.2V。此中平均稳态功率的计算为：脉冲时间间隔等于频率的倒数1/120=0.0083s，峰值吸收功率是箝位电压与脉冲电流的乘积11.2V×25A=280W，平均功率则为峰值功率与脉冲宽度对脉冲间隔比值的乘积，即280×(0.000004S/0.0083S)=0.134W。也就是说，选用的TVS平均稳态功率必须大于0.134W。*对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。*根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS阵列更为有利。*温度考虑瞬态电压抑制器可以在－55℃~＋150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度下工作，由于其反向漏电流ID是随温度增加而增大；功耗随TVS结温增加而下降，从＋25℃到＋175℃，大约线性下降50％；击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。因此，必须查阅有