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特性曲线
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。
注意事项
选用压敏电阻器前,应先了解以下相关技术参数:标称电压是指在规定的温度和直流电流下,压敏电阻器两端的电压值。漏电流是指在25℃条件下,当施加大连续直流电压时,压敏电阻器中流过的电流值。等级电压是指压敏电阻中通过8/20等级电流脉冲时在其两端呈现的电压峰值。通流量是表示施加规定的脉冲电流(8/20μs)波形时的峰值电流。浪涌环境参数包括大浪涌电流Ipm(或大浪涌电压Vpm和浪涌源阻抗Zo)、浪涌脉冲宽度Tt、相邻两次浪涌的小时间间隔Tm以及在压敏电阻器的预定工作寿命期内,浪涌脉冲的总次数N等。
一般地说,压敏电阻器常常与被保护器件或装置并联使用,在正常情况下,压敏电阻器两端的直流或交流电压应低于标称电压,即使在电源波动情况坏时,也不应额定值中选择的大连续工作电压,该大连续工作电压值所对应的标称电压值即为选用值。对于过压保护方面的应用,压敏电压值应大于实际电路的电压值,一般应使用下式进行选择:VmA=av/bc式中:
a为电路电压波动系数;v为电路直流工作电压(交流时为有效值);b为压敏电压误差;c为元件的老化系数,;这样计算得到的VmA实际数值是直流工作电压的1.5倍,在交流状态下还要考虑峰值,因此计算结果应扩大1.414倍。
另外,选用时还注意:
(1)在电压波动大时,连续工作电压也不会超过大允许值,否则将缩短压敏电阻的使用寿命;
(2)在电源线与大地间使用压敏电阻时,有时由于接地不良而使线与地之间电压上升,所以通常采用比线与线间使用场合更高标称电压的压敏电阻器。
压敏电阻所吸收的浪涌电流应小于产品的大通流量。
对施加过电压的反应速度
从盘型压敏电阻等初期的压敏电阻时的记忆中,压敏电阻的反应速度慢,经常听到这样的话。 但是,如下图所示,贴片压敏电阻和TVS二极管对施加过电压的反应速度一样。 施加IEC61000-4-2 HBM +8kV后,在1ns以内达到峰值,400ns后施加在保护部件上的电压值几乎为0。
静电容量
压敏电阻和TVS二极管的静电容量幅度大不相同。 由于贴片压敏电阻采用积层结构,所以可以通过增加内部电极的层数,增加静电容量。 用EIA0805以下的尺寸进行比较时,如下图所示,静电容量的大值有近100倍的差距。 因此,在并联放入MLCC的线路中,也有可以用单个贴片压敏电阻应对的情况。
在控制器区域网络(CAN)中使用贴片压敏电阻和TVS二极管时的4个要点
为了保护CAN Tranceiver,在控制器区域网络(CAN)中使用静电保护部件。 在此介绍在CAN线上选定静电保护部件时的要点。
大允许电路电压
在控制器区域网络(CAN)串行总线拓扑结构中,使用CANH、CANL信号后,可获得显性(dominant)和隐性(Recessive)的电平状态。 显性时,在CANH线上施加3.5V左右的电压,静电保护部件在此电压时作为绝缘体发挥作用。 因此,在这次的情况下,需要选择大允许电路电压为3.5V以上的静电保护部件。
此外,静电保护部件的漏电流具有温度依赖性,还需要考虑实际使用时的温度环境。 下图是典型的贴片压敏电阻和TVS二极管的漏电流温度特性。 随着高温的升高,漏电流会变大,但设计时使之低于50uA。
压敏电阻是一种用得多的限压器件。压敏电阻有碳化硅压敏电阻和氧化锌压敏电阻。
常用的是氧化锌(ZnO)压敏电阻,它主要是以氧化锌为原料,添加多种微量金属氧化物,经混合成型,烧结装配而成的一种过压保护器件,它的外面包封环氧树脂(可添加颜料)。
它相当于一个可变电阻,它是并联于电路中的。当电路在正常使用时,压敏电阻的阻抗很高,漏电流很小,可视为开路,对电路几乎没有影响。但当一很高的突波电压到来时,压敏电阻的电阻值瞬间下降(它的电阻值可以从MΩ(兆欧)级变到mΩ(毫欧)级),使它可以流过很大的电流,同时将过电压箝位在一定数值。由于压敏电阻的突波承受能力取决于它的物理尺寸,因而有可能获得不同的浪涌电流值。
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