器件培训讲义01 (2)知识课件

主要构成:BaTiO3陶瓷（一种典型的铁电材料），经过半 导体掺杂。
在多晶BaTiO3半导体材料的晶粒边界存在一个由表 面态引起的势垒层,在居里温度下,高阻的晶界具有铁电性, 介电常数很大,势垒高度很低,电子很容易穿过势垒,相应 的材料电阻率很小。但在居里温度以上时，高阻层发生 晶格转变，铁电性消失，介电常数急剧减小（按照居里外斯定律下降），所以势垒随之升高。随之势垒急剧增 高，电子难以越过势垒，相应材料的电阻率急剧上升。
2. 电压互感器（Voltage Transformer）
电源的组成部分
二、电源
PT C201 t 1
T1 4
R V 201
Input20K 5 10
5 6
2
3
7
T rans former
D201 1N4007
U201
M C7805CT
1
ViV nout
3
D202 1N4007
GND C 2 0 3 0.1uF
（1）工作原理（电磁感应原理） CT一次绕组串联在电路中，且其匝数很少，电流完全取决于电路中的
负荷电流，而与二次负荷无关。
（2）作用
a. 大电流变小电流; b. 隔离作用。
（3）工作特点和要求
a. 一次绕组和高压回路串联，I 取决于高压回路电流而与二次负荷无关； b. 二次回路不允许开路，否则会产生高压危险； c. 二次回路必须有一点直接接地，防止一二次绕组绝缘击穿后产生高电
约 40
余
约12 约3 余
约13 约5 余
电阻β
×10-5/℃
<±40
-2~+2 -3~+5 -5~+10
0~0.7
0~40
0~0.7
电阻率
(Ωmm2/m)
0.44~0.5 0
0.44~0.5 0
0.40~0.4 8
延伸 率
(%) 6~15
6~15
6~15
抗拉强度
(N/mm2)
常见的电压敏感器件有： 压敏电阻器、瞬态电压抑制二极管（ＴＶＳ）、气体放电管（防雷管）。
（１）压敏电阻器
1mA
→
O Uc
伏安特性曲线
→
工作原理：
当外加电压较低时，流过电阻的 电流很小，压敏电阻器呈高阻状态； 当外加电压达到或超过压敏电阻Uc时， 压敏电阻的阻值急剧下降并迅速导通， 其工作电流会增加几个数量级，从而 达到有效地保护电路中其他元件不会 因过压而损坏。
5. 压敏电阻器不应靠近发热或可燃器件安装，以保证它工作在规定的工作温 度范围。
6. 压敏电阻器在使用时，应避免阳光的直接照射。
7. 避免在高温高湿条件下工作，也避免在沙尘、盐露及有害气体条件下工作。 必要时应采用保护盒进行保护。
现TRJ用到的压敏电阻器有： 西无二：14D681K 、 20K420 、20K510 、20K510ZT、20K625 成都铁达：MYN23-821K 西门子 ：S20K510 、S20K420
软
硬
对铜势 电势
(μV/℃)
(0~100℃)
电阻年变 化率
(ppm/year)
390~ 585
≥635
-45
340~ 535
≥635
≤1
≤5 ≤20
390~ 535
≥585
≤2
锰铜分流器温度特性曲线
% C hange of resistance
+ 0 .0 4 + 0 .0 2
0 -0.02 -0.04 -0.06 -0.08 -0.10
特点：线性好。
在电能表中的使用：用于温度检测电路。
107 105
电阻率 ρ（?.cm )
103
10
TC
TN
0 50 100 150 200 温度T
PTC热敏电阻器的ρ-T曲线
PTCR (Positive Temperature Coefficient of Resistance)
PTC的工作原理:
电极
晶界层
ZnO晶粒
氧化锌压敏电阻器的微观结构
氧化锌晶粒的电阻率很 低，而晶界层的电阻率很高， 相邻两个晶粒之间形成一个 压敏单元。每个单元的击穿 电压大概是3.5V。在压敏电 阻器内许许多多这样的单元 进行串联和并联便构成了压 敏电阻器的基体。
串联的单元越多，其击 穿的电压就越高；基体的横 截面积越大，其通流容量也 越大。
14、20-----瓷片直径； D、K--------电压误差，D（ ±5% ），K（±10%）
（2）瞬变电压抑制二极管（ＴＶＳ）
ＴＶＳ是一种安全保护器件，对电路中瞬间出现的浪涌电压脉 冲可起到分流嵌位作用，可有效降低由于雷电及电路中开关通断时 感性元件产生的高压脉冲，避免高压脉冲对电子设备的损坏。
（5）铁心材料
a. 坡莫合金金属磁芯 有着较高的温度稳 定性和时效稳定性 。
b.微晶磁芯 较高的饱和磁感应强度(1.1～1.2T),高导磁率,低矫顽力,低损耗
及良的 稳定性,耐磨性,耐蚀性,同时具有较低的价格,在所有的金属 软 磁材料芯中具 有最佳的性价比,用于制作微晶铁芯的材料被誉为 “绿色材料".
I
V c V BR V W M
ID
U
IR
IPP
I
0
U
（a） 单极型
（b） 双极型
使用时注意事项
1. 关断电压（工作电压）ＶMM应大于被保护的电路的最大工作电压。 2. 最大嵌位电压（最大抑制电压）Vc应小于被保护电路的损坏极限电压。 3. 最大峰值脉冲功耗Pm必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。 4. 在确定了最大嵌位电压后，最大脉冲峰值电流Ippm应大于瞬态浪涌电流。 5. 对于数字接口电路保护用的TVS，应注意其电容量是否满足使用的要求。 6. 根据用途和需要选用TVS的极型和封装形式。交流电路宜选用双极型TVS。
⑦ 额定工作电流
⑧ 测量功率
⑨ 最大电压
⑩ 最高工作温度Tmax
⑪ 开关温度Tb
PTC热敏电阻器的电阻值开始发生跃增时的温度。
⑫ 耗散系数 H：
温度增加1℃时，热敏电阻器所耗散的功率，单位为mW/ ℃。
现TRJ用到的PTC热敏电阻器有：
三宝：
① SPMZB-3（1-2KΩ）、SPMZB-3（2-3KΩ）…… ② SPMZB-4（120-250Ω）、SPMZB-4（240-300Ω）、SPMZB-4（1.6-
2. 温度敏感器件---热敏电阻器
温敏元件是一种将温度直接变换成电量的敏感元件，主要用于温度控制、 温度测量、温度补偿及过载保护等场合。
（1） 热敏电阻器
电阻率 ρ（?.cm)
电阻率 ρ ?（.cm )
120 100 80 60 40 20
0 -100 0 100 200 300
温度T
NTC热敏电阻器的ρ-T曲线
10
20 30 40 50
60 70 80 90 TEMP
T e m p u ra tu re c o re ffic ie n t o f re s is ta n c e .......±.0 0 0 0 1 5 b e tw e e n 4 0 -6 0
2. 电流互感器（Current Transformer）
压，但仅一点接地； d. 变换的准确性。
（4）极性判断
按减极性原则标准，即当电流通过一次和二次绕组同极性端子时，铁心 产生的磁通量同方向。
当系统中一次电流从极性端子流入时，二次电流从绕组极性端子流出。
L 1 i1 → L2
I
K1
i2 →
K2
L1
* * K1
K2 L2
电流互感器使用时注意的一些事项：
电能表所用器件基础知识培训
陈大全
一般电子式电能表的结构框图
(5)
IA
(1)采样
电
IB
IC
能
芯
VA
片
VB
VC
(6)
CPU
(7)显示器 (8)存储器 按键输入 脉冲输出 (9红) 外接口
(104)85接口
红外遥控器 掌上电脑
VA VB VC
(2)
电源
(3)
电源 管理
(4)
数据保持电池
一、采样器件
（1）电流采样：锰铜分流器（Shunt）、 电流互感器（Current Transformer)
用于温度测量（10K)
107
105
103
10 TC 0 50 100 150 200 温度T CTR热敏电阻器的ρ-T曲线
（没用的）
NTC热敏电阻工作原理：
NTC（Negative Temperature Coefficient）
泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏 电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等 金属氧化物为主要材料， 采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属 氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、 硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子 和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流 子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变 化范围在10O~1000000欧姆，温度系数-2%~-6.5%。NTC热 敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等 场合。
(2)由于铁芯磁通饱和，使铁芯损耗增加，产生高热，会 损坏绝缘。
(3)将在铁芯中产生剩磁，使互感器比差和角差增大，失 去准确性，所以电流互感器二次侧是不允许开路的。
2.电流互感器的二次负载阻抗为什么不能太大?
电流互感器二次负载阻抗的大小对互感器的准确度有很大影 响。这是因为，如果电流互感器的二次负载阻抗增加得很多， 超出了所容许的二次负载阻抗时，励磁电流的数值就会大大增 加，而使铁芯进入饱和状态，在这种情况下，一次电流的很大 一部分将用来提供励磁电流，从而使互感器的误差大为增加， 其准确度就随之下降了。