壓敏電阻是一種限壓型保護器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值，從而實現(xiàn)對后級電路的保護。壓敏電阻的主要參數(shù)有：壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、響應(yīng)時間等。

　　壓敏電阻的響應(yīng)時間為ns級，比氣體放電管快，比TVS管稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過電壓保護其響應(yīng)速度可以滿足要求。壓敏電阻的結(jié)電容一般在幾百到幾千Pf的數(shù)量級范圍，很多情況下不宜直接應(yīng)用在高頻信號線路的保護中，應(yīng)用在交流電路的保護中時，因為其結(jié)電容較大會增加漏電流，在設(shè)計防護電路時需要充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大，但比氣體放電管小。壓敏電阻器簡稱VDR，是一種對電壓敏感的非線性過電壓保護半導(dǎo)體元件。

　　壓敏電阻的工作原理

　　l 當(dāng)加在壓敏電阻上的電壓低于它的閾值時，流過它的電流極小，它相當(dāng)于一個阻值無窮大的電阻。也就是說，當(dāng)加在它上面的電壓低于其閾值時，它相當(dāng)于一個斷開狀態(tài)的開關(guān)[1] 。

　　l 當(dāng)加在壓敏電阻上的電壓超過它的閾值時，流過它的電流激增，它相當(dāng)于阻值無窮小的電阻。也就是說，當(dāng)加在它上面的電壓高于其閾值時，它相當(dāng)于一個閉合狀態(tài)的開關(guān)。

　　壓敏電阻的作用

　　壓敏電阻有什么用?壓敏電阻的最大特點是當(dāng)加在它上面的電壓低于它的閥值"UN"時，流過它的電流極小，相當(dāng)于一只關(guān)死的閥門，當(dāng)電壓超過UN時，它的阻值變小，這樣就使得流過它的電流激增而對其他電路的影響變化不大從而減小過電壓對后續(xù)敏感電路的影響。利用這一功能，可以抑制電路中經(jīng)常出現(xiàn)的異常過電壓，保護電路免受過電壓的損害。

　　例如：我們家用的彩電的電源電路中就使用了氧化鋅壓敏電阻，這里使用的壓敏電阻壓敏電壓為470V，當(dāng)瞬態(tài)的浪涌電壓最大值(非有效值)超過470V時，壓敏電阻就是體現(xiàn)他的鉗位特性，把過高的電壓拉低，讓后級電路工作在一個安全的范圍內(nèi)。

　　壓敏電阻應(yīng)用類型

　　不同的使用場合，應(yīng)用壓敏電阻的目的，作用在壓敏電阻上的電壓/電流應(yīng)并不相同，

　　因而對壓敏電阻的要求也不相同，注意區(qū)分這種差異，對于正確使用是十分重要的。

　　根據(jù)使用目的的不同，可將壓敏電阻區(qū)分為兩大類：①保護用壓敏電阻，②電路功能用壓敏電阻。

　　保護電阻

　　(1) 區(qū)分是電源保護用壓敏電阻器，還是信號線、數(shù)據(jù)線保護用壓敏電阻器，它們要滿足不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

　　(2) 根據(jù)施加在壓敏電阻上的連續(xù)工作電壓的不同，可將跨電源線用壓敏電阻器區(qū)分為交流用或直流用兩種類型，壓敏電阻在這兩種電壓應(yīng)力下的老化特性表現(xiàn)不同。

　　(3) 根據(jù)壓敏電阻承受的異常過電壓特性的不同，可將壓敏電阻區(qū)分為浪涌抑制型、高功率型和高能型這三種類型。

　　★浪涌抑制型：是指用于抑制雷電過電壓和操作過電壓等瞬態(tài)

　　過電壓的壓敏電阻器，這種瞬態(tài)過電壓的出現(xiàn)是隨機的，非周期的，電流電壓的峰值可能很大。絕大多數(shù)壓敏電阻器都屬于這一類。

　　★高功率型：是指用于吸收周期出現(xiàn)的連續(xù)脈沖群的壓敏電阻器，例如并接在開關(guān)電源變換器上的壓敏電阻，這里沖擊電壓周期出現(xiàn)，且周期可知，能量值一般可以計算出來，電壓的峰值并不大，但因出現(xiàn)頻率高，其平均功率相當(dāng)大。

　　★高能型：指用于吸收發(fā)電機勵磁線圈，起重電磁鐵線圈等大型電感線圈中的磁能的壓敏電壓器，對這類應(yīng)用，主要技術(shù)指標(biāo)是能量吸收能力。

　　壓敏電阻器的保護功能，絕大多數(shù)應(yīng)用場合下，是可以多次反復(fù)作用的，但有時也將它做成電流保險絲那樣的"一次性"保護器件。例如并接在某些電流互感器負載上的帶短路接點壓敏電阻。

　　作用

　　壓敏電阻主要應(yīng)用于瞬態(tài)過電壓保護，但是它的類似于半導(dǎo)體穩(wěn)壓管的伏安特性，還使它具有多種電路元件功能，例如可用作：

　　(1)直流高壓小電流穩(wěn)壓元件，其穩(wěn)定電壓可高達數(shù)千伏以上，這是硅穩(wěn)壓管無法達到的。

　　(2)電壓波動檢測元件。

　　(3)直流電平移位元件。

　　(4)均壓元件。

　　(5)熒光啟動元件

　　壓敏電阻基本性能

　　(1)保護特性，當(dāng)沖擊源的沖擊強(或沖擊電流Isp=Usp/Zs)不超過規(guī)定值時，壓敏電阻的限制電壓不允許超過被保護對象所能承受的沖擊耐電壓(Urp)。

　　壓敏電阻產(chǎn)品(26張)

　　(2)耐沖擊特性，即壓敏電阻本身應(yīng)能承受規(guī)定的沖擊電流，沖擊能量，以及多次沖擊相繼出現(xiàn)時的平均功率。

　　(3)壽命特性有兩項，一是連續(xù)工作電壓壽命，即壓敏電阻在規(guī)定環(huán)境溫度和系統(tǒng)電壓條件應(yīng)能可靠地工作規(guī)定的時間(小時數(shù))。二是沖擊壽命，即能可靠地承受規(guī)定的沖擊的次數(shù)。

　　(4)壓敏電阻介入系統(tǒng)后，除了起到"安全閥"的保護作用外，還會帶入一些附加影響，這就是所謂"二次效應(yīng)"，它不應(yīng)降低系統(tǒng)的正常工作性能。這時要考慮的因素主要有三項，一是壓敏電阻本身的電容量(幾十到幾萬PF)，二是在系統(tǒng)電壓下的漏電流，三是壓敏電阻的非線性電流通過源阻抗的耦合對其他電路的影響。

　　壓敏電阻基本參數(shù)

　　1. 標(biāo)稱壓敏電壓(V)：指通過規(guī)定持續(xù)時間的脈沖電流(一般為1mA 持續(xù)時間一般小于400mS)時壓敏電阻器兩端的電壓值。

　　2.電壓比：指壓敏電阻器的電流為1mA時產(chǎn)生的電壓值與壓敏電阻器的電流為0.1mA時產(chǎn)生的電壓值之比。

　　3. 最大限制電壓(V)：在壓敏能承受的最大脈沖峰值電流Ip及規(guī)定波形下壓敏電阻兩端電壓峰值。

　　4. 殘壓比：通過壓敏電阻器的電流為某一值時，在它兩端所產(chǎn)生的電壓稱為這一電流值的殘壓。殘壓比則是殘壓與標(biāo)稱電壓之比。

　　5. 通流容量(kA)：通流容量也稱通流量，是指在規(guī)定的條件(規(guī)定的時間間隔和次數(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。

　　6. 漏電流(mA)：漏電流也稱等待電流，是指壓敏電阻器在規(guī)定的溫度和最大直流電壓下，流過壓敏電阻器電流。

　　7. 電壓溫度系數(shù)：指在規(guī)定的溫度范圍(溫度為20℃～70℃)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，溫度改變1℃時，壓敏電阻器兩端電壓的相對變化。

　　8. 電流溫度系數(shù)：指在壓敏電阻器的兩端電壓保持恒定時，溫度改變1℃時，流過壓敏電阻器電流的相對變化。

　　9. 電壓非線性系數(shù)：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。

　　10. 絕緣電阻：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。

　　11. 靜態(tài)電容量(PF)：指壓敏電阻器本身固有的電容容量。

　　12 .額定功率：在特定的環(huán)境溫度85℃下工作1000小時，使壓敏電壓變化小于10%的最大功率。

　　13 .最大沖擊電流(8/20us):以特定的脈沖電流(8/20us波形)沖擊壓敏電阻器一次或兩次(每次間隔5分鐘)， 使的壓敏電壓變化仍在10%以內(nèi)的最大沖擊電流。

　　壓敏電阻動作原理

　　突波吸收器之保護原理： 壓敏電阻在預(yù)備狀態(tài)時，相對于受保護之電子組件而言， 具有很高的阻抗(數(shù)兆歐姆)而且不會影響原設(shè)計電路之特性。 但當(dāng)瞬間突波電壓出現(xiàn)(超過突波吸收器之崩潰電壓時)， 該突波吸收器之阻抗會變低(僅有幾個歐姆)并造成線路短路，也因此電子產(chǎn)品或較昂貴之組件受到保護。

　　金屬氧化

　　最常見的壓敏電阻是金屬氧化物壓敏電阻(MOV, Metal Oxide Varistor)，它包含由氧化鋅顆粒與少量其他金屬氧化物或聚合物間隔構(gòu)成的陶瓷塊，夾于兩金屬片間。顆粒與鄰近氧化物交界處會形成二極管效應(yīng)，由于有大量雜亂顆粒，使得它等同于一大堆背向相連的二極管，低電壓時只有很小的逆向漏電電流，當(dāng)遇到高電壓時，二極管因熱電子與隧道效應(yīng)而發(fā)生逆向崩潰，流通大電流。因此，壓敏電阻的電流-電壓特性曲線具有高度的非線性: 低電壓時電阻高、高電壓時電阻低。

　　由于主要成份或品牌的不同，金屬氧化物壓敏電阻有時還可以看到這些名稱: ZNR (Zinc-Oxide Non-linear Resistor, 氧化鋅非線性電阻)、ZOV (Zinc-oxide Varistor)、CNR (Composite Nonlinear Resistor[2])，TNR (Titanium-oxide based Non-linear Resistor, 氧化鈦非線性電阻, 不過也可能是 Toshiba Non-linear Resistor, 東芝公司的非線性電阻等。

　　成份種類

　　氧化鋅，Zinc Oxide，ZnO

　　碳化硅，Silicon Carbide，SiC

　　氧化鈦，Titanium Oxide，TiO2

　　氧化鋅壓敏電阻器應(yīng)用原理

　　壓敏電阻器與被保護的電器設(shè)備或元器件并聯(lián)使用。當(dāng)電路中出現(xiàn)雷電過電壓或瞬態(tài)操作過電壓Vs時，壓敏電阻器和被保護的設(shè)備及元器件同時承受Vs，由于壓敏電阻器響應(yīng)速度很快，它以納秒級時間迅速呈現(xiàn)優(yōu)良非線性導(dǎo)電特性，此時壓敏電阻器兩端電壓迅速下降，遠遠小于Vs，這樣被保護的設(shè)備及元器件上實際承受的電壓就遠低于過電壓Vs，從而使設(shè)備及元器件免遭過電壓的沖擊。

　　壓敏電阻應(yīng)用

　　1.壓敏電壓：指在規(guī)定的溫度和直流(一般為1mA或0.1mA)下，壓敏電阻器兩端的電壓值。記為V1mA或V0.1mAo

　　2.最大連續(xù)電壓：指在規(guī)定環(huán)境溫度下，能長期持續(xù)加在壓敏電阻器兩端的最大正弦交流電壓有效值或最大直流電壓值

　　3.限制電壓：指在壓敏電阻器中通過規(guī)定大小的沖擊電流(8,20μs)時，其兩端的最大電壓峰值。

　　4.額定功率：指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，可施加給壓敏電阻器的最大平均沖擊功率。

　　5.最大能量：在壓敏電壓變化不超過±10%，沖擊電流波形為10,1000μs或2ms的條件下，可施加給壓敏電阻的最大一次沖擊能量。

　　6.通流容量(最大沖擊電流)

　　型號

　　常用的壓敏電阻型號：5D、7D、10D、14D、20D、32D等型號，壓敏電阻還有防暴的功能

　　壓敏電阻的選用及注意事項

　　選用壓敏電阻器前，應(yīng)先了解以下相關(guān)技術(shù)參數(shù)：標(biāo)稱電壓是指在規(guī)定的溫度和直流電流下，壓敏電阻器兩端的電壓值[3] 。漏電流是指在25℃條件下，當(dāng)施加最大連續(xù)直流電壓時，壓敏電阻器中流過的電流值。等級電壓是指壓敏電阻中通過8/20等級電流脈沖時在其兩端呈現(xiàn)的電壓峰值[3] 。通流量是表示施加規(guī)定的脈沖電流(8/20μs)波形時的峰值電流[3] 。浪涌環(huán)境參數(shù)包括最大浪涌電流Ipm(或最大浪涌電壓Vpm和浪涌源阻抗Zo)、浪涌脈沖寬度Tt、相鄰兩次浪涌的最小時間間隔Tm以及在壓敏電阻器的預(yù)定工作壽命期內(nèi)，浪涌脈沖的總次數(shù)N等。

　　一般地說，壓敏電阻器常常與被保護器件或裝置并聯(lián)使用，在正常情況下，壓敏電阻器兩端的直流或交流電壓應(yīng)低于標(biāo)稱電壓，即使在電源波動情況最壞時，也不應(yīng)高于額定值中選擇的最大連續(xù)工作電壓，該最大連續(xù)工作電壓值所對應(yīng)的標(biāo)稱電壓值即為選用值。對于過壓保護方面的應(yīng)用，壓敏電壓值應(yīng)大于實際電路的電壓值，一般應(yīng)使用下式進行選擇：VmA=av/bc式中[4] ：

　　a為電路電壓波動系數(shù);v為電路直流工作電壓(交流時為有效值);b為壓敏電壓誤差;c為元件的老化系數(shù)，;這樣計算得到的VmA實際數(shù)值是直流工作電壓的1.5倍[4] ，在交流狀態(tài)下還要考慮峰值，因此計算結(jié)果應(yīng)擴大1.414倍[5] 。

　　另外，選用時還必須注意：

　　(1)必須保證在電壓波動最大時，連續(xù)工作電壓也不會超過最大允許值，否則將縮短壓敏電阻的使用壽命;

　　(2)在電源線與大地間使用壓敏電阻時，有時由于接地不良而使線與地之間電壓上升，所以通常采用比線與線間使用場合更高標(biāo)稱電壓的壓敏電阻器[6] 。

　　壓敏電阻所吸收的浪涌電流應(yīng)小于產(chǎn)品的最大通流量。

　　壓敏電阻優(yōu)點

　　各種直徑尺寸：SMD、5mm、7mm、10mm、14mm、20

　　壓敏電阻 圖形符號 mm、25mm、32mm、34mm、40mm、53mm

　　廣泛的可變電阻電壓范圍：18V-1800V

　　多種浪涌承受能力：標(biāo)準(zhǔn)、高浪涌、超高浪涌

　　大電流處理和能量吸收能力

　　單體通流量可達到70KA甚至更高

　　快反應(yīng)時間

　　低泄露電流

　　多種引線形式：直、彎和其他特殊引線類型

　　多種包裝形式：散裝、卷裝包裝、卷包裝

　　壓敏電阻應(yīng)用范圍

　　電源系統(tǒng)

　　浪涌抑制器

　　安防系統(tǒng)

　　電動機保護

　　汽車電子系統(tǒng)

　　家用電器