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(yè)界和學術(shù)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(shù)

壓敏電阻最重要的幾個參數(shù)包括：壓敏電壓、通流容量、結(jié)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(shù)標準化的需要，國際電工委員會人為規(guī)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(guī)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(jīng)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(yè)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(shù)，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(jié)電容，壓敏電阻在導通前的電阻值非常大，可視為電介質(zhì)，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(shù)字電路中。

響應時間，一般意義上是指一個器件從外界觸發(fā)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(chǎn)的壓敏電阻器的datasheet，從圖中可以查到上述我們比較關(guān)心的壓敏電阻主要參數(shù)。

壓敏電阻與氣體放電管、TVS管的區(qū)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(guī)格，可通過數(shù)KA到數(shù)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(shù)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(jīng)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(jié)合來更好的發(fā)揮作用。

上圖為一典型的防雷抗浪涌電路結(jié)構(gòu)。RV1~RV3為壓敏電阻，GAS為氣體放電管，F(xiàn)1、F2為保險管。RV1用來防護差模浪涌電壓，RV2、RV3、GAS三者相結(jié)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(fā)生短路。

圖中由RV2、RV3、GAS相結(jié)合而構(gòu)成的共模浪涌保護電路結(jié)合了壓敏電阻與氣體放電管的優(yōu)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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