解析壓敏電阻的結構功能和設計

功能和設計

正如熱敏電阻一樣,壓敏電阻是由壓縮和燒結的粉末化合物制成的,該化合物由碳化硅(SiC)或氧化鋅(ZnO)組成。ZnO壓敏電阻具有優秀的特性,并在當今所有制造中占主導地位。本節僅涉及ZnO壓敏電阻。如果我們將氧化鋅與其他金屬氧化物添加劑一起燒結,就會形成多晶陶瓷。在氧化鋅晶粒的晶間邊界中形成具有半導體特性的PN結-所謂的雙肖特基勢壘-具有整流特性。每個具有粘附邊界的ZnO晶粒都充當具有對稱V / I特性的微型壓敏電阻。谷物化合物可以看作是串聯和并聯連接的“微壓敏電阻”的集合體。因此,以這種方式的負載和能量吸收能力將完*優于傳統的半導體元件。那里的發電只發生在薄的PN邊界,而在壓敏電阻中,發電發生在整個體內均勻分布的所有微壓敏電阻中。

基本壓敏電阻的V / I特性。其他制造商可能會修改電壓值。串聯和并聯連接的微壓敏電阻的數量決定了壓敏電阻的電氣特性。如果我們串聯連接10個晶粒,并具有如所示的特性,則得到的壓敏電阻的厚度為10個晶粒,壓敏電阻電壓為30V。壓敏電阻的形狀和封裝近似為熱敏電阻。

在不同的設計中,碟片占主導地位,帶有徑向引線和各種封裝,或者具有旨在通過堆疊單獨的壓敏電阻器進行串聯連接的整個金屬化表面。封裝例如漆或類似物需要高的拉伸穩定性和耐洗滌劑性。在未發現的類型中,還應提及用于連接器的某些管狀設計。制造時,目標是具有規則結構的谷物化合物,尤其是在高電壓/高能量壓敏電阻中。

不規則的結構會阻礙熱傳導,并可能導致電流分布不均,出現熱點以及材料局部降解。在低壓應用中,均勻性至關重要。多電極結構和小的,均勻的晶粒的結合產生了多層壓敏電阻(MLV),優選用作SMD精密電阻,旨在用于低壓應用。

這些MLV的制造方法與多層陶瓷(MLC)相似。用厚膜墨水在氧化鋅層上絲網印刷電極,將這些層堆疊成具有所需層數的堆。然后將疊層燒結到整體式本體中,并終提供被燒制到本體端部的終端。銀或銀/鈀用作終止金屬(R5-25)。由于導電性氧化鋅,鍍鎳阻擋層需要特殊的工藝,這與傳統的電鍍工藝有所不同。

多層SMD設計的EIA尺寸為0603至2220。

解析壓敏電阻的結構功能和設計

*大工作電壓

*大工作電壓=可以連續施加在壓敏電阻上的*大電壓。

壓敏電壓

壓敏電阻電壓=當1 mA電流通過人體時壓敏電阻兩端的電壓。

*大鉗位電壓

所謂*大鉗位電壓,是指壓敏電阻承受指定波形的指定峰值脈沖電流時的峰值電壓。常見的測試脈沖是IEC規定的所謂8/20脈沖,具有指定的電流強度。

*大瞬態峰值電流

壓敏電阻所允許的*大電流取決于脈沖形狀和脈沖寬度,重復頻率和周期數。脈沖能力的起點由*大峰值電流8/20形狀給出,該峰值電流使壓敏電阻電壓*大變化10%。[R

壓敏電阻的V / I曲線具有公差。當指定了泄漏電流時,將以某個電壓下的*大可能電流為前提。鉗位電壓(在瞬態變化時壓敏電阻兩端出現的鉗位電壓)被指定為在特定電流下可能的較高電壓。因此,規格由R5-28中的實線控制。

電壓限制原理

如果壓敏電阻用作電壓限制器,則電路中需要串聯阻抗。普通的直導體具有電阻和電感(≈1nH / mm),并且本身具有一定的保護作用。但是,實際上,該問題可以通過幾百歐姆的串聯電阻來解決(R5-30)。

響應時間

當壓敏電阻被瞬態電壓擊中時,組件兩端的電壓將升高,直到切割特性開始。但是,根據R5-31,存在短暫的延遲,動態效果,會產生一定的過沖。作為示例,顯示了一個上升時間為10 kV / µs的輸入脈沖。壓敏電阻 時間的響應在中指定為上升時間t 2 – t 1。響應時間很少超過20 ns。多層壓敏電阻SMD的響應時間通常小于1 ns。響應時間有時稱為開啟時間。

類型選擇

選擇正確的壓敏電阻是對工作電壓的全面確定的前提,包括公差,預期瞬變,其持續時間,脈沖能量和重復頻率。另外,我們必須考慮環境要求和安裝條件。僅當壓敏電阻電壓(1 mA)彼此相差小于1%時,才應并聯連接兩個壓敏電阻以增加電流負載能力。否則,負載的不平衡可能會很大,在不幸的情況下為1000:1。

故障模式

常見的故障模式是短路,這種短路可能發生在無法接受的高能量豐富的電壓脈沖之后,或在超過額定電壓的穩態電壓下運行之后。在后一種情況下,當產生的大量能量導致包裝材料排出時,故障模式可能會由于端子接頭的熔化效應或包裝的破裂而變成開路。

可靠性

如今,包括壓敏電阻在內的非線性電阻器的可靠性被認為是相當不錯的。尤其重要的是,這取決于認真的制造商使用基于SPC的生產程序并獲得驗證的型式認可。氣候類別分類產品40/125/56的示例是質量好的其他體現。此外,如果我們選擇玻璃/金屬包裝,質量會更好。

核輻射

用中子,β和γ輻射形式的放射性輻射進行的測試表明,壓敏電阻能夠承受高強度,而對特性無任何影響。

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