壓敏電阻是什么意思

“壓敏電阻是中國(guó)大陸的名詞，意思是“在一定電流電壓范圍內(nèi)電阻值隨電壓而變”，或者是說(shuō)“電阻值對(duì)電壓敏感”的阻器。相應(yīng)的英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡(jiǎn)寫為“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（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，壓敏電阻器是按其用途來(lái)命名的，稱為"突波吸收器"。壓敏電阻器按其用途有時(shí)也稱為“電沖擊（浪涌）抑制器（吸收器）”。

結(jié)構(gòu)——根據(jù)半導(dǎo)體材料的非線性特性制成的。

特性——壓敏電阻器的電壓與電流不遵守歐姆定律，而成特殊的非線性關(guān)系。當(dāng)兩端所加電壓低于標(biāo)稱額定電壓值時(shí)，壓敏電阻器的電阻值接近無(wú)窮大，內(nèi)部幾乎無(wú)電流流過(guò)；當(dāng)兩端所加電壓略高于標(biāo)稱額定電壓值時(shí)，壓敏電阻器將迅速擊穿導(dǎo)通，并由高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，工作電流也急劇增大；當(dāng)兩端所加電壓低于標(biāo)稱額定電壓值時(shí)，壓敏電阻器又恢復(fù)為高阻狀態(tài)；當(dāng)兩端所加電壓超過(guò)最大限制電壓值時(shí)，壓敏電阻器將完全擊穿損壞，無(wú)法再自行恢復(fù)。

作用與應(yīng)用——廣泛應(yīng)用于家用電器及其它電子產(chǎn)品中，起過(guò)電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護(hù)半導(dǎo)體元器件等。

壓敏電阻電路的“安全閥”作用

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，當(dāng)電壓超過(guò)UN時(shí)，流過(guò)它的電流激增，相當(dāng)于閥門打開(kāi)。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。

壓敏電阻的應(yīng)用類型

不同的使用場(chǎng)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)力并不相同，　因而對(duì)壓敏電阻的要求也不相同，注意區(qū)分這種差異，對(duì)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(hù)用壓敏電阻，②電路功能用壓敏電阻。

1.保護(hù)用壓敏電阻

（1） 區(qū)分電源保護(hù)用，還是信號(hào)線，數(shù)據(jù)線保護(hù)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(guò)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(guò)電壓和操作過(guò)電壓等瞬態(tài)過(guò)電壓的壓敏電阻器，這種瞬態(tài)過(guò)電壓的出現(xiàn)是隨機(jī)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(kāi)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(jì)算出來(lái)，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(jī)勵(lì)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(duì)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(hù)功能，絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合下，是可以多次反復(fù)作用的，但有時(shí)也將它做成電流保險(xiǎn)絲那樣的"一次性"保護(hù)器件。例如并接在某些電流互感器負(fù)載上的帶短路接點(diǎn)壓敏電阻。

2.電路功能用壓敏電阻

壓敏電阻主要應(yīng)用于瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù)，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(dá)數(shù)千伏以上，這是硅穩(wěn)壓管無(wú)法達(dá)到的。

（2）電壓波動(dòng)檢測(cè)元件。

（3）直流電瓶移位元件。

（4）均壓元件。

（5）熒光啟動(dòng)元件

壓敏電阻器的種類：

1） 按結(jié)構(gòu)分類：

● 結(jié)型壓敏電阻器——因電阻體與金屬電極之間的特殊接觸，才具有了非線性特性。

● 體型壓敏電阻器——因電阻體本身的半導(dǎo)體性質(zhì)，才具有了非線性特性。

● 單顆粒層壓敏電阻器

● 薄膜壓敏電阻器

2）按使用材料分類：

● 氧化鋅壓敏電阻器

● 碳化硅壓敏電阻器

● 金屬氧化物壓敏電阻器

● 鍺（硅）壓敏電阻器

● 鈦酸鋇壓敏電阻器

3）按伏安特性分類：

● 對(duì)稱型壓敏電阻器（無(wú)極性）

● 非對(duì)稱型壓敏電阻器（有極性）

⑦ 壓敏電阻器的主要參數(shù)：除標(biāo)稱阻值、額定功率和允許偏差等基本指標(biāo)外，還有如下指標(biāo)：

1）標(biāo)稱電壓(V)：指通過(guò)1mA直流電流時(shí)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(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。

3）最大限制電壓(V)：指壓敏電阻器兩端所能承受的最高電壓值。

4）殘壓比：通過(guò)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(shí)間間隔和次數(shù)，施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流）下，允許通過(guò)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(guò)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(guò)壓敏電阻器的電流保持恒定時(shí)，溫度改變1℃時(shí)，壓敏電阻器兩端電壓的相對(duì)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(shí)，溫度改變1℃時(shí)，流過(guò)壓敏電阻器電流的相對(duì)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(dòng)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。

保護(hù)用壓敏電阻的基本性能

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

（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(shí)的平均功率。

（3）壽命特性有兩項(xiàng)，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(shí)間（小時(shí)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(hù)作用外，還會(huì)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(shí)要考慮的因素主要有三項(xiàng)，一是壓敏電阻本身的電容量（幾十到幾萬(wàn)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(guò)源阻抗的耦合對(duì)其他電路的影響。

壓敏電阻器的應(yīng)用原理

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(lái)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(duì)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(duì)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(kāi)路，因而不會(huì)影響器件或電器設(shè)備的正常工作。

壓敏電阻的選用

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；

(2) 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。