壓敏電阻的作用與優(yōu)勢(shì)對(duì)比

　　壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過(guò)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(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。

　　“壓敏電阻“是一種具有非線性伏安特性的電阻器件，主要用于在電路承受過(guò)壓時(shí)進(jìn)行電壓鉗位，吸收多余的電流以保護(hù)敏感器件。英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡(jiǎn)寫(xiě)為“VDR”， 或者叫做“Varistor”。壓敏電阻器的電阻體材料是半導(dǎo)體，所以它是半導(dǎo)體電阻器的一個(gè)品種。現(xiàn)在大量使用的“氧化鋅”（ZnO）壓敏電阻器，它的主體材料有二價(jià)元素鋅（Zn）和六價(jià)元素氧（O）所構(gòu)成。所以從材料的角度來(lái)看，氧化鋅壓敏電阻器是一種“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半導(dǎo)體”。 在中國(guó)臺(tái)灣，壓敏電阻器稱為“突波吸收器”，有時(shí)也稱為“電沖擊（浪涌）抑制器（吸收器）”。

　　一：壓敏電阻的作用與優(yōu)勢(shì)-壓敏電阻的作用

　　壓敏電阻有什么用？壓敏電阻的最大特點(diǎn)是當(dāng)加在它上面的電壓低于它的閥值“UN”時(shí)，流過(guò)它的電流極小，相當(dāng)于一只關(guān)死的閥門(mén)，當(dāng)電壓超過(guò)UN時(shí)，它的阻值變小，這樣就使得流過(guò)它的電流激增而對(duì)其他電路的影響變化不大從而減小過(guò)電壓對(duì)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(guò)電壓，保護(hù)電路免受過(guò)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(guò)470V時(shí)，壓敏電阻就是體現(xiàn)他的鉗位特性，把過(guò)高的電壓拉低，讓后級(jí)電路工作在一個(gè)安全的范圍內(nèi)。

　　同時(shí)，壓敏電阻還有一個(gè)很重要的作用。壓敏電阻主要用于電路中的瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù)，但由于其類(lèi)似于半導(dǎo)體穩(wěn)壓管的伏安特性，使得它還具有多種的電路元件功能。比如：壓敏電阻是一種直流高壓小電流穩(wěn)壓元件，穩(wěn)定電壓可達(dá)數(shù)千伏以上，是硅穩(wěn)壓管無(wú)法達(dá)到的;壓敏電阻可用作電壓波動(dòng)檢測(cè)元件;可用作直流電平移位元件;可用作熒光啟動(dòng)元件;可用作均壓元件等等。

　　二：壓敏電阻的作用與優(yōu)勢(shì)-工作原理

　　當(dāng)加在壓敏電阻上的電壓低于它的閾值時(shí)，流過(guò)它的電流極小，它相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)窮大的電阻。也就是說(shuō)，當(dāng)加在它上面的電壓低于其閾值時(shí)，它相當(dāng)于一個(gè)斷開(kāi)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)。

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

　　三：壓敏電阻的作用與優(yōu)勢(shì)-壓敏電阻器與其他浪涌抑制器比較的優(yōu)勢(shì)

　　1． 更好的熱特性

　　與硅二極管只有一個(gè)P-N結(jié)承受浪涌電流不一樣，氧化鋅壓敏電阻器是由數(shù)百萬(wàn)個(gè)P-N結(jié)組成，這種結(jié)構(gòu)有更好的能量吸收能力和浪涌承受能力。

　　2.反應(yīng)速度快

　　壓敏電阻器有與其它的半導(dǎo)體元件類(lèi)似的動(dòng)作特性。因?yàn)閴好綦娮杵鞯膫鲗?dǎo)發(fā)生非?？?，延時(shí)只在納秒級(jí)的范圍內(nèi)，所以能夠滿足任何實(shí)際需求。上海雷卯電子

　　3.過(guò)溫條件下有穩(wěn)定的電壓

　　在超過(guò)崩潰電壓的情況下，一旦環(huán)境溫度超過(guò)正常的工作溫度范圍，齊納二極管的限制電壓會(huì)隨著環(huán)境溫度的升高而升高，而壓敏電阻器的限制電壓在超過(guò)工作溫度范圍的情況下仍然幾乎保持恒定。當(dāng)壓敏電阻器的漏電流隨著元件本體溫度的升高而增加時(shí)，壓敏電阻器的限制電壓不會(huì)隨著溫度的改變而改變。

　　4.電容

　　與齊納二極管相比，壓敏電阻器有更高的電容值，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)浪涌抑制器的電容值是不同的，在直流電路中，壓敏電阻器的電容既可起到去耦的作用又可以起到抑制瞬時(shí)過(guò)電壓的雙重作用。

　　5.低成本

　　與二級(jí)管相比，壓敏電阻器具有成本低和尺寸小的優(yōu)點(diǎn)。

　　四：壓敏電阻的作用與優(yōu)勢(shì)-典型應(yīng)用電路

　　下圖所示是采用壓敏電壓器進(jìn)行電路浪涌和瞬變防護(hù)時(shí)的電路連接圖。對(duì)于壓敏電阻的應(yīng)用連接，大致可分為四種類(lèi)型：

　　第一種類(lèi)型是電源線之間或電源線和大地之間的連接，如圖1（a）所示。作為壓敏電阻器，最具有代表性的使用場(chǎng)合是在電源線及長(zhǎng)距離傳輸?shù)男盘?hào)線遇到雷擊而使導(dǎo)線存在浪涌脈沖等情況下對(duì)電子產(chǎn)品起保護(hù)作用。一般在線間接入壓敏電阻器可對(duì)線間的感應(yīng)脈沖有效，而在線與地間接入壓敏電阻則對(duì)傳輸線和大地間的感應(yīng)脈沖有效。若進(jìn)一步將線間連接與線地連接兩種形式組合起來(lái)，則可對(duì)浪涌脈沖有更好的吸收作用。

　　第二種類(lèi)型為負(fù)荷中的連接，見(jiàn)圖1（b）。它主要用于對(duì)感性負(fù)載突然開(kāi)閉引起的感應(yīng)脈沖進(jìn)行吸收，以防止元件受到破壞。一般來(lái)說(shuō)，只要并聯(lián)在感性負(fù)載上就可以了，但根據(jù)電流種類(lèi)和能量大小的不同，可以考慮與R－C串聯(lián)吸收電路合用。

　　第三種類(lèi)型是接點(diǎn)間的連接，見(jiàn)圖1（c）。這種連接主要是為了防止感應(yīng)電荷開(kāi)關(guān)接點(diǎn)被電弧燒壞的情況發(fā)生，一般與接點(diǎn)并聯(lián)接入壓敏電阻器即可。

　　第四種類(lèi)型主要用于半導(dǎo)體器件的保護(hù)連接，見(jiàn)圖1（d）。這種連接方式主要用于可控硅、大功率三極管等半導(dǎo)體器件，一般采用與保護(hù)器件并聯(lián)的方式，以限制電壓低于被保護(hù)器件的耐壓等級(jí)，這對(duì)半導(dǎo)體器件是一種有效的保護(hù)。

　　五：壓敏電阻的作用與優(yōu)勢(shì)-壓敏電阻選型技巧

　　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(shí)間等。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。漏電流是指在25℃條件下，當(dāng)施加最大連續(xù)直流電壓時(shí)，壓敏電阻器中流過(guò)的電流值。等級(jí)電壓是指壓敏電阻中通過(guò)8/20 等級(jí)電流脈沖時(shí)在其兩端呈現(xiàn)的電壓峰值。通流量是表示施加規(guī)定的脈沖電流（8/20μs）波形時(shí)的峰值電流。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(shí)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。

　　標(biāo)稱電壓選取

　　一般地說(shuō)，壓敏電阻器常常與被保護(hù)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(dòng)情況最壞時(shí)，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(duì)應(yīng)的標(biāo)稱電壓值即為選用值。對(duì)于過(guò)壓保護(hù)方面的應(yīng)用，壓敏電壓值應(yīng)大于實(shí)際電路的電壓值，一般應(yīng)使用下式進(jìn)行選擇：VmA＝av/bc 式中：a為電路電壓波動(dòng)系數(shù)，一般取1.2；v為電路直流工作電壓（交流時(shí)為有效值）；b 為壓敏電壓誤差，一般取0.85；c為元件的老化系數(shù)，一般取0.9；這樣計(jì)算得到的VmA 實(shí)際數(shù)值是直流工作電壓的1.5 倍，在交流狀態(tài)下還要考慮峰值，因此計(jì)算結(jié)果應(yīng)擴(kuò)大1．414 倍。另外，選用時(shí)還必須注意：

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

　?。?） 在電源線與大地間使用壓敏電阻時(shí)，有時(shí)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(chǎng)合更高標(biāo)稱電壓的壓敏電阻器。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。