| 什么是“压敏电阻” “压敏电阻是中国大陆的名词，意思是"在一定电流电压范围内电阻值随电压而变"，或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”。 压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。现在大量使用的"氧化锌"（ZnO）压敏电阻器，它的主体材料有二价元素（Zn）和六价元素氧（O）所构成。所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。 在中国台湾，压敏电阻器是按其用途来命名的，称为"突波吸收器"。压敏电阻器按其用途有时也称为“电冲击（浪涌）抑制器（吸收器）”。 |
| 2、压敏电阻电路的“安全阀”作用 压敏电阻有什么用？压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阀值"UN"时，流过它的电流极小，相当于一只关死的阀门，当电压超过UN时，流过它的电流激增，相当于阀门打开。利用这一功能，可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。 |
| 3、应用类型 不同的使用场合，应用压敏电阻的目的，作用在压敏电阻上的电压/电流应力并不相同， 因而对压敏电阻的要求也不相同，注意区分这种差异，对于正确使用是十分重要的。 根据使用目的的不同，可将压敏电阻区分为两大类：①保护用压敏电阻，②电路功能用压敏电阻。 3.1保护用压敏电阻 （1） 区分电源保护用，还是信号线，数据线保护用压敏电阻器，它们要满足不同的技术标准的要求。 （2） 根据施加在压敏电阻上的连续工作电压的不同，可将跨电源线用压敏电阻器可区分为交流用或直流用两种类型，压敏电阻在这两种电压应力下的老化特性表现不同。 （3） 根据压敏电阻承受的异常过电压特性的不同，可将压敏电阻区分为浪涌抑制型，高功率型和高能型这三种类型。 ★浪涌抑制型：是指用于抑制雷电过电压和操作过电压等瞬态过电压的压敏电阻器，这种瞬态过电压的出现是随机的，非周期的，电流电压的峰值可能很大。绝大多数压敏电阻器都属于这一类。 ★高功率型：是指用于吸收周期出现的连续脉冲群的压敏电阻器，例如并接在开关电源变换器上的压敏电阻，这里冲击电压周期出现，且周期可知，能量值一般可以计算出来，电压的峰值并不大，但因出现频率高，其平均功率相当大。 ★高能型：指用于吸收发电机励磁线圈，起重电磁铁线圈等大型电感线圈中的磁能的压敏电压器，对这类应用，主要技术指标是能量吸收能力。 压敏电阻器的保护功能，绝大多数应用场合下，是可以多次反复作用的，但有时也将它做成电流保险丝那样的"一次性"保护器件。例如并接在某些电流互感器负载上的带短路接点压敏电阻。 3.2电路功能用压敏电阻 压敏电阻主要应用于瞬态过电压保护，但是它的类似于半导体稳压管的伏安特性，还使它具有多种电路元件功能，例如可用作： （1）直流高压小电流稳压元件，其稳定电压可高达数千伏以上，这是硅稳压管无法达到的。 （2）电压波动检测元件。 （3）直流电瓶移位元件。 （4）均压元件。 （5）荧光启动元件 |
| 4、保护用压敏电阻的基本性能 （1）保护特性，当冲击源的冲击强（或冲击电流Isp=Usp/Zs)不超过规定值时，压敏电阻的限制电压不允许超过被保护对象所能承受的冲击耐电压（Urp）。 （2）耐冲击特性，即压敏电阻本身应能承受规定的冲击电流，冲击能量，以及多次冲击相继出现时的平均功率。 （3）寿命特性有两项，一是连续工作电压寿命，即压敏电阻在规定环境温度和系统电压条件应能可靠地工作规定的时间（小时数）。二是冲击寿命，即能可靠地承受规定的冲击的次数。 （4）压敏电阻介入系统后，除了起到"安全阀"的保护作用外，还会带入一些附加影响，这就是所谓"二次效应"，它不应降低系统的正常工作性能。这时要考虑的因素主要有三项，一是压敏电阻本身的电容量（几十到几万PF），二是在系统电压下的漏电流，三是压敏电阻的非线性电流通过源阻抗的耦合对其他电路的影响。 |
| 5、微观结构和工作机理 5．1微观结构 压敏电阻为什么会具有图1.1所示的线压型伏安特性，为什么能吸收极大的冲击电流？这就要研究它的微观结构，明白它的工作机理。 现代压敏电阻的主导品种：氧化锌压敏电阻，是一种金属氧化物陶瓷半导体电阻器。它以氧化锌（ZnO）为基料，加入多种（一般5～10种）其它添加剂，经压制成坯体，高温烧结，两面印烧银电极，焊接引出端，最后包封等工序而制成，这样制成的陶瓷体内部结构，可用图6.1来说明。 氧化锌压敏电阻的内部可以区分为ZnO晶粒，和存在在晶粒减的第二相物质，即晶界层（或称粒界层）两个部分。 晶粒是充分半导体化了的，电阻率大体在（1-10）Ω-cm，尽可能减小晶粒的体电阻是制造技术中追求的一个目标。晶粒的平均直径do（图6.1）大体在几个微米到50微米左右。 ZnO原材料粉体的粒径在1μm以下，晶粒的粒径do是在制造烧成中生长出来的，烧成温度越高，时间越长，晶粒长得就越大。 晶粒间的第二相物质，是由添加剂化合物构成的绝缘体，称为"化学晶界层"，其厚度为t（图5.1）现代的研究证明，ZnO 压敏电阻的"压敏性"存在在一对相邻晶粒的直接接触处，这里并没有第二相物质，但有厚度约100埃左右的边界层，其电学性能与晶粒内部不同，存在着肖脱基势垒，势垒电压（Vz）大体在（2～3.5）左右。这-100埃左右的边界层称为"电气晶界层"。 这样，一对相互直接接触的ZnO晶粒期间的一对肖脱基势垒，便相当于两只背靠背连接的稳压二极管，我们称它为"微压敏电阻器"或"压敏单元"。所以压敏电阻器是由大量压敏单元串、并联构成的集合体。压敏电阻的宏观性能，是许多压敏单元性能的统计表现。 |
| 6、压敏电阻的特性与参数 6．1压敏电压UN，和直流参考电流Io 一般电阻器的基本参数都是电阻值，但压敏电阻器则用"压敏电压（UN）"来区分其规格。压敏电压的物理意义是：高于这个电压，压敏电阻器就"导通"了，低于这个电压，就进入了"截止"状态，即压敏电压表征"导通"与"截止"的转折点。但实际器件的转折不是一个点，而是一个区间，所以人为地规定一个测量电流，即直流参考电流IO。 以这个电流通入压敏电阻器，它两端的电压就称为压敏电压（Un）。 通常情况下，IO=1ma，dc 但在材料研究中按电流密度J=1ma/cm2来确定支流参考电流。压敏电压还有其他一些名称，如：崩溃电压、击穿电压、阀值电压、直流参考电压、导通电压等。 6.2 限制电压Up，限压比Rp 广义的限制电压是指冲击电流流入压敏电阻器时，它两端的峰值。 作为压敏电压器考核指标的限制电压Up，则是指波形8/20，峰值Ix为表7.1规定值时的冲击电流流入时，压敏电阻两端电压的峰值。这里要注意，由于压敏电阻本身材料的特性，电流的峰值与电压的峰值，在出现的时间上可能不重合。 由于不同直径的电阻片，以大体相同的电流密度来测量，这样一来，压敏电阻UN相同而直径不同的压敏电阻器，它们的限制电压Up的指标值就可以是相同的了。 压敏电阻的基本功能是抑制瞬态异常电压，所以限制电压是它的最重要的一个使用参数。 器件的实际限制电压应低于规定的指标值。限制电压Up与压敏电阻UN之比称为限压比Rp。 Rp越小，越接近于1，表明器件的限压性越好，因此技术指标中规定Up的最大允许值。有的技术标准，如IE61643-1，将规定冲击电流下，器件两端测得的电压峰值称作"残压"，而把一组残压数据中的最大值称作该器件的限制电压。 |
| 6.3最大持续工作电压Uac、Udc 这是指压敏电阻能够长期承受的最大交流电压有效值Uac，或最大直流电压值Udc。 确定Uac的原则是：交流电压的峰值不大于压敏电压的公差下限值 |