什么是壓敏電阻

“壓敏電阻器”，國際電工委員會（IEC）在其標準中稱為“voltage dependent resistor”，而業界和學術界更為廣泛使用的名稱為“varistor”，即由variable和resistor兩個英文單詞組合而成的組合詞，顧名思義，壓敏電阻器是一種電阻值隨著外加電壓變化而敏感變化的電阻器，它的主要用途是異常過電壓的感知、抵制和浪涌能量的吸收。

從材料組成上看，壓敏電阻是由電子級粉體材料--氧化鋅、氧化鉍、氧化銻、氧化鈷、氧化錳、氧化鎳、氧化鉻等多種氧化物全成的，其中氧化鋅的含量最高，約占90%，為主基料。

上圖為典型的壓敏電阻20D201K隨外加電壓從180V上升到420V，其電阻值從18 下降到0.42 的曲線，在這個變化過程中，外部電壓的變化只有2倍多一點，而電阻值則下降了近4300萬倍，這個曲線可以幫助我們直觀的感受壓敏阻器的“壓敏”特性。

壓敏電阻參數

壓敏電阻最重要的幾個參數包括：壓敏電壓、通流容量、結電容、響應時間等。

壓敏電壓，是指外加電壓高于某個電壓后，壓敏電阻器的電阻值迅速變小的一個拐點電壓。但是這一電壓測量不便，為了參數標準化的需要，國際電工委員會人為規定了兩個測量壓敏電壓的直流參考電流為1mA和0.1mA，將在這一電流下測量所得電壓人為規定為壓敏電壓。所以嚴格來講，壓敏電阻的手冊上所標的壓敏電壓，已經不是壓敏電阻的“壓敏”電壓。

通流容量，即最大峰值電流值（maximum peak current），即壓敏電阻能夠承受的波形為8/20uS（業界浪涌測試標準波形）的最大浪涌電流峰值。目前壓敏電阻器的手冊中通常給出兩個能量容量的參數，一個是一次8/20uS浪涌沖擊指標，一個是兩次8/20uS浪涌沖擊指標。

結電容，壓敏電阻在導通前的電阻值非常大，可視為電介質，兩個電極間存在著納法級的電容，需要格外注意。也正是由于這個原因，壓敏電阻器少用于高頻電路和數字電路中。

響應時間，一般意義上是指一個器件從外界觸發到器件開始動作的時間差，但是對于壓敏電阻而言，響應時間不是這樣定義的，這一點需要格外注意。在IEEE的標準中，壓敏電阻的響應時間定義如上圖所示。圖中Vc是指壓敏電阻過8/20uS沖擊后的殘壓，而壓敏電阻器響應時間是指從電壓峰值點t1到50%殘壓點的時間差。


上圖為某廠商生產的壓敏電阻器的datasheet，從圖中可以查到上述我們比較關心的壓敏電阻主要參數。

壓敏電阻與氣體放電管、TVS管的區別

壓敏電阻、氣體放電管、TVS管（瞬間抑制二極管）三種器件都限壓型的浪涌保護器件，都被用來在電路中用作浪涌保護，那么他們有什么之間有什么差異呢？

在反應時間上，壓敏電阻介于TVS和氣體放電管之間，TVS管為皮秒級，壓敏電阻略慢，為納秒級；而氣體放電管最慢，通常為幾十個納秒甚至更多。

在通流容量上，壓敏電同樣介于TVS和氣體放電管之間，TVS管通常只有幾百A;而壓敏電阻按不同規格，可通過數KA到數十KA的單次8/20uS浪涌電流；而對于氣體放電管來說通常十KA級別8/20uS浪涌電流可導通數百次。

從原理上看，TVS管基于二極管雪崩效應；壓敏電阻器基于氧化鋅晶粒間的勢壘作用；而氣體放電管則是基于氣體擊穿放電。

在電壓范圍方面，TVS管通常為5.5V到550V;壓敏電阻的范圍較寬，可從10V到9000V;而氣體放電管可從75V到3500V。

壓敏電阻在防雷電路中的作用

壓敏電阻經常被用于儀器設備的電源入口處進行防雷、防浪涌設計，在此類用途中，通常將壓敏電阻與氣體放電管、熔斷器、熱敏電阻等器件一起作用，相互結合來更好的發揮作用。

上圖為一典型的防雷抗浪涌電路結構。RV1~RV3為壓敏電阻，GAS為氣體放電管，F1、F2為保險管。RV1用來防護差模浪涌電壓，RV2、RV3、GAS三者相結合用來進行共模浪涌電壓的保護。保險絲用來進行短路保護，防止壓敏電阻擊穿而發生短路。

圖中由RV2、RV3、GAS相結合而構成的共模浪涌保護電路結合了壓敏電阻與氣體放電管的優點，相互彌補各自的缺點，是一種常用的浪涌保護電路。氣體放電管的通流容量大，在，但動作時間長，漏電流大，而壓敏電阻響應速度快且漏電流小。

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