壓敏陶瓷簡介.ppt

1、壓 敏陶瓷,Q1：壓敏陶瓷的“壓”是什么意思？（答對有獎）,Q2：壓敏陶瓷有什么功能呢？,Q3：壓敏陶瓷用什么材料做的？,Q4：它的前途怎樣？,先來考考大家：,要解決以上的問題，我們得從專家的角度開始思考比如：,來，我們一個(gè)個(gè)的解決吧！,壓敏陶瓷：壓敏陶瓷材料是指在某一特定電壓范圍內(nèi)具有非線性歐姆（V-I）特性、其電阻值隨電壓的增加而急劇減小的一種半導(dǎo)體陶瓷材料。,真棒！下一個(gè)問題：壓敏陶瓷有什么功能？,根據(jù)這種非線性V-I特性，可以用這種半導(dǎo)體陶瓷材料制成非線性電阻元件，即壓敏電阻器。（這是發(fā)揮功能的東西，預(yù)知為何，詳見下張）,壓敏電阻器應(yīng)用在哪些地方呢？,壓敏電阻器可以用于抑制電壓浪涌、過

2、電壓保護(hù)。由于壓敏電阻器在保護(hù)電力設(shè)備安全、保障電子儀器正常穩(wěn)定工作方面有重要作用，且由于其造價(jià)低廉，制作方便，因此在航天、航空、國防、電力、通訊、交通和家用電器等許多領(lǐng)域得以廣泛的應(yīng)用。 可以緩高壓，可以避雷，還能超導(dǎo)。（牛吧？）,1，壓敏陶瓷的代表 2，壓敏陶瓷的發(fā)展歷史 3，壓敏陶瓷的基本特性 4，氧化鋅壓敏陶瓷 5，其他壓敏陶瓷簡介 6，壓敏陶瓷的發(fā)展方向,現(xiàn)在進(jìn)入探索模式,1，壓敏陶瓷材料代表： SiC、ZnO（佼佼者）、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3,2，壓敏陶瓷歷史：20世紀(jì)30年代由貝爾實(shí)驗(yàn)室制成SiC陶瓷，1968年日本松下公司的首先Matsuoka發(fā)現(xiàn)了一

3、種新型陶瓷材料ZnO。,目前，應(yīng)用最廣、性能最好的是氧化鋅壓敏半導(dǎo)體陶瓷。,依據(jù)特性： BaTiO3、Fe2O3利用的是電極與燒結(jié)體界面的非歐姆特性 SiC、ZnO、SrTiO3利用的是晶界非歐姆特性。,3，壓敏陶瓷的基本特性,壓敏電阻陶瓷具有非線性伏 - 安特性，對電壓變化非常敏感。 在某一臨界電壓以下，壓敏電阻陶瓷電阻值非常高，幾乎沒有電流；但當(dāng)超過這一臨界電壓時(shí)，電阻將急劇變化，并且有電流通過。隨著電壓的少許增加，電流會很快增大。 壓敏電阻陶瓷的這種電流-電壓特性曲線如圖所示。,1.齊鈉二極管； 2.SiC壓敏電阻； 3.ZnO壓敏電阻； 4.線性電阻； 5.ZnO壓敏電阻。,由圖可見，

4、壓敏電阻陶瓷的I-U特性不是一條直線，其電阻值在一定電流范圍內(nèi)呈非線性變化。 因此，壓敏電阻又稱非線性電阻，用這種陶瓷制造的器件叫非線性電阻器。,3，壓敏陶瓷的基本特性,3.1.壓敏電阻器的主要參數(shù),3，壓敏陶瓷的基本特性,壓敏電阻器的主要參數(shù)有標(biāo)稱電壓、電壓比、最大控制電壓、殘壓比、通流容量、漏電流、電壓溫度系數(shù)、電流溫度系數(shù)、電壓非線性系數(shù)、絕緣電阻、靜態(tài)電容等。,1. 壓敏電壓： 指通過1mA直流電流時(shí)，壓敏電阻器兩端的電壓值。體積小的或者高電壓的壓敏電阻為了避開發(fā)熱，有的將測定電流設(shè)定為0.1mA。,2.最大限制電壓: 最大限制電壓是指壓敏電阻器兩端所能承受的最高電壓值。,3通流容量：

5、通流容量也稱通流量，是指在規(guī)定的條件（以規(guī)定的時(shí)間間隔和次數(shù)，施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流）下，允許通過壓敏電阻器上的最大脈沖（峰值）電流值。,4 . 最大能量(能量耐量): 壓敏電阻所吸收的能量通常按下式計(jì)算W=kIVT(J)，其中I為流過壓敏電阻的峰值， V為在電流I流過壓敏電阻時(shí)壓敏電阻兩端的電壓，T為電流持續(xù)時(shí)間， k為電流I的波形系數(shù)。 一般來說壓敏電阻的片徑越大，它的能量耐量越大，沖擊電流也越大。,5電壓比：電壓比是指壓敏電阻器的電流為1mA時(shí)產(chǎn)生的電壓值與壓敏電阻器的電流為0.1mA時(shí)產(chǎn)生的電壓值之比。,6額定功率：在規(guī)定的環(huán)境溫度下所能消耗的最大功率。,7最大峰值電流一次：以8/20s標(biāo)

6、準(zhǔn)波形的電流作一次沖擊的最大電流值，此時(shí)壓敏電壓變化率仍在10%以內(nèi)。2次：以8/20s標(biāo)準(zhǔn)波形的電流作兩次沖擊的最大電流值，兩次沖擊時(shí)間間隔為5分鐘，此時(shí)壓敏電壓變化率仍在10%以內(nèi)。,8殘壓比：流過壓敏電阻器的電流為某一值時(shí)，在它兩端所產(chǎn)生的電壓稱為這一電流值為殘壓。殘壓比則的殘壓與標(biāo)稱電壓之比。,9漏電流：漏電流又稱等待電流，是指壓敏電阻器在規(guī)定的溫度和最大直流電壓下，流過壓敏電阻器的電流。,10電壓溫度系數(shù)：電壓溫度系數(shù)是指在規(guī)定的溫度范圍（溫度為2070）內(nèi)，壓敏電阻器標(biāo)稱電壓的變化率，即在通過壓敏電阻器的電流保持恒定時(shí)，溫度改變1時(shí)壓敏電阻兩端的相對變化。,11電流溫度系數(shù)：電流溫

7、度系數(shù)是指在壓敏電阻器的兩端電壓保持恒定時(shí)，溫度改變1時(shí)，流過壓敏電阻器電流的相對變化。,12電壓非線性系數(shù)：電壓非線性系數(shù)是指壓敏電阻器在給定的外加電壓作用下，其靜態(tài)電阻值與動態(tài)電阻值之比。,13絕緣電阻：絕緣電阻是指壓敏電阻器的引出線（引腳）與電阻體絕緣表面之間的電阻值。,14靜態(tài)電容：靜態(tài)電容是指壓敏電阻器本身固有的電容容量。,4，氧化鋅壓敏陶瓷 ZnO系壓敏電阻陶瓷是壓敏電阻陶瓷中性能最優(yōu)的一種材料。 成分是ZnO，并添加Bi2O3、CoO、MnO、Cr2O3、Sb2O3、TiO2、SiO2、PbO等氧化物經(jīng)改性燒結(jié)而成。,氧化鋅壓敏電阻的應(yīng)用 ZnO壓敏電阻器的應(yīng)用很廣，可歸結(jié)為如下

8、兩方面： 過壓保護(hù) 穩(wěn)定電壓,過壓保護(hù) 各種大型整流設(shè)備、大型電磁鐵、大型電機(jī)、通訊電路、民用設(shè)備在開關(guān)時(shí)，會引起很高的過電壓，需要進(jìn)行保護(hù)，以延長使用壽命。故在電路中接入壓敏電阻可以抑制過電壓。 此外，壓敏電阻還可作晶體管保護(hù)、變壓器次級電路的半導(dǎo)體器件的保護(hù)以及大氣過電壓保護(hù)等。,穩(wěn)定電壓 由于氧化鋅壓敏電阻具有優(yōu)異的非線性和短的響應(yīng)時(shí)間，且溫度系數(shù)小、壓敏電壓的穩(wěn)定度高，故在穩(wěn)壓方面得以應(yīng)用。 壓敏電阻器可用于彩色電視接收機(jī)、衛(wèi)星地面站彩色監(jiān)視器及電子計(jì)算機(jī)末端數(shù)字顯示裝置中穩(wěn)定顯像管陽極高壓，以提高圖像質(zhì)量等。,氧化鋅壓敏電阻的微觀結(jié)構(gòu),壓敏電阻器的工作特性曲線,壓敏電阻器的工作特性曲

9、線如左圖所示，通過它可以更明確看出壓敏電阻器對過電壓的保護(hù)作用。直線段為電路總阻抗Zs 所確定的負(fù)載線，曲線是壓敏電阻器伏安特性曲線，兩者的交點(diǎn)Q 即為保護(hù)工作點(diǎn)，是它對應(yīng)的限制電壓為Vc，它使用了壓敏電阻器后加在用電器具上的工作電壓。Vs 為浪涌電壓，它已超過了用電器具的耐壓值Vl。加入壓敏電阻器后，工作電壓V小于Vl，有效地保護(hù)了用電器具。,壓敏電阻器是一種具有瞬態(tài)電壓抑制功能的元件，可以用來代替瞬態(tài)抑制二極管、齊納二極管和電容器的組合。壓敏電阻器可以對IC及其它設(shè)備的電路進(jìn)行保護(hù)，防止因靜電放電、浪涌及其它瞬態(tài)電流（如雷擊等）而造成對它們的損壞。,使用時(shí)只需將壓敏電阻器并接于被保護(hù)的IC

10、或設(shè)備電路上，當(dāng)電壓瞬間高于某一數(shù)值時(shí)，壓敏電阻器阻值迅速下降，導(dǎo)通大電流，從而保護(hù)IC或電器設(shè)備；當(dāng)電壓低于壓敏電阻器工作電壓值時(shí)，壓敏電阻器阻值極高，近乎開路，因而不會影響器件或電器設(shè)備的正常工作。,當(dāng)電源為220V時(shí)壓敏電阻的阻值是無窮大，當(dāng)峰值電壓超過470V時(shí)（220V電壓的峰值是311V）壓敏電阻立刻擊穿短路，保險(xiǎn)絲也會熔斷，高電壓就進(jìn)不去設(shè)備端，從而有效保護(hù)電子電路不受侵害。更換壓敏電阻時(shí)在電阻體上需裹上絕緣材料加以保護(hù)，以防飛弧。使用壓敏電阻時(shí)之前必須加裝保險(xiǎn)絲，壓敏電阻一但擊穿短路是不可恢復(fù)的，必須更換。正常的壓敏電阻用萬用表測量是無窮大的。,五.壓敏電阻的生產(chǎn),5，其他壓敏陶瓷簡介,5.1 SrTiO 系和TiO 系壓敏電阻,5.2 多層結(jié)構(gòu)壓敏電阻器（MLV）,5.3 ZnO基低壓壓敏陶瓷,6，壓敏陶瓷的發(fā)展方向,ZnO壓敏陶瓷材