“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?，F(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)”。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。壓敏電阻的響應(yīng)時(shí)間為ns級(jí)，比氣體放電管快，比TVS管稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過(guò)電壓保護(hù)其響應(yīng)速度可以滿足要求。壓敏電阻的結(jié)電容一般在幾百到幾千Pf的數(shù)量級(jí)范圍，很多情況下不宜直接應(yīng)用在高頻信號(hào)線路的保護(hù)中，應(yīng)用在交流電路的保護(hù)中時(shí)，因?yàn)槠浣Y(jié)電容較大會(huì)增加漏電流，在設(shè)計(jì)防護(hù)電路時(shí)需要充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大，但比氣體放電管小。壓敏電阻器簡(jiǎn)稱VDR，是一種對(duì)電壓敏感的非線性過(guò)電壓保護(hù)半導(dǎo)體元件。

ZnO壓敏電阻實(shí)際上是一種伏安特性呈非線性的敏感元件，在正常電壓條件下，這相當(dāng)于一只小電容器，而當(dāng)電路出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，它的內(nèi)阻急劇下降并迅速導(dǎo)通，其工作電流增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)，從而有效地保護(hù)了電路中的其它元器件不致過(guò)壓而損壞。

它的伏安特性是對(duì)稱的，如圖(1)a 所示。這種元件是利用陶瓷工藝制成的，它的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)如圖(1)b 所示。微觀結(jié)構(gòu)中包括氧化鋅晶粒以及晶粒周圍的晶界層。氧化鋅晶粒的電阻率很低，而晶界層的電阻率卻很高，相接觸的兩個(gè)晶粒之間形成了一個(gè)相當(dāng)于齊納二極管的勢(shì)壘，這就是一壓敏電阻單元，每個(gè)單元擊穿電壓大約為3.5V，如果將許多的這種單元加以串聯(lián)和并聯(lián)就構(gòu)成了壓敏電阻的基體。串聯(lián)的單元越多，其擊穿電壓就超高，基片的橫截面積越大，其通流容量也越大。壓敏電阻在工作時(shí)，每個(gè)壓敏電阻單元都在承受浪涌電能量，而不象齊納二極管那樣只是結(jié)區(qū)承受電功率， 這就是壓敏電阻為什么比齊納二極管能承受大得多的電能量的原因。

壓敏電阻的Zv與電路總阻抗(包括浪涌源阻抗Zs)構(gòu)成分壓器，因此壓敏電阻的限制電壓為 V=VsZv/(Zs+Zv)。Zv的阻值可以從正常時(shí)的兆歐級(jí)降到幾歐，甚至小于1Ω。由此可見(jiàn)Zv在瞬間流過(guò)很大的電流，過(guò)電壓大部分降落在Zs上， 而用電器的輸入電壓比較穩(wěn)定，因而能起到的保護(hù)作用。圖(3)所示特性曲線可以說(shuō)明其保護(hù)原理。直線段是總阻抗Zs，曲線是壓敏電阻的特性曲線，兩者相交 于點(diǎn)Q，即保護(hù)工作點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的限制電壓為V，它是使用了壓敏電阻后加在用電器上的工作電壓。Vs為浪涌電壓，它已超過(guò)了用電器的耐壓值VL，加上壓敏電阻 后，用電器的工作電壓V小于耐壓值VL，從而有效地保護(hù)了用電器。不同的線路阻抗具有不同的保護(hù)特性，從保護(hù)效果來(lái)看，Zs越大，其保護(hù)效果就越好，若 Zs=0，即電路阻抗為零，壓敏電阻就不起保護(hù)作用了。圖(4)所描述的曲線可以說(shuō)明Zs與保護(hù)特性之間的關(guān)系。

從上圖看471KD10與471KD20的數(shù)據(jù)來(lái)比較，我們可以看出允許的最大交流與直流電壓都相同，但是最大的鉗位電壓上面我們可以看出KD10的與KD20通過(guò)的電流時(shí)25A與100A，這說(shuō)明我們?cè)谕粋€(gè)電路上，打同一等級(jí)的雷擊浪涌時(shí)，KD10的鉗位電壓要比KD20的高。

從這些數(shù)據(jù)來(lái)看的話，我們?cè)谧隼讚魧?shí)驗(yàn)的時(shí)候要是不過(guò)的話，可以選擇大一號(hào)的壓敏電阻，這樣我們的產(chǎn)品要安全的多。有時(shí)可以并聯(lián)一個(gè)同一型號(hào)的壓敏電阻也可以降低鉗位電壓，從而達(dá)到很好的保護(hù)我們的產(chǎn)品。

02

壓敏電阻在電源里面非常的常見(jiàn)，它的應(yīng)用一般都是在開(kāi)關(guān)電源的輸入部分，用來(lái)防雷擊浪涌。

1、一般的應(yīng)用是輸入端L相與N相跨接一壓敏電阻。

2、共模電感上也可能會(huì)放陶瓷放電管。

3、L相與N相對(duì)大地上用壓敏串陶瓷放電管。

這些電路的作用都是用來(lái)防雷用，電路都是非常的常見(jiàn)。但是壓敏電阻的選取的過(guò)程中，很多的工程師都是說(shuō)是經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于壓敏電阻上的一些參數(shù)了解的非常少。

1、壓敏電阻的選取是要根據(jù)我們的輸入電壓來(lái)選取，我們是需要查看壓敏電阻的規(guī)格書，一般我的輸入電壓AC85V-264V，我們?cè)谶x取壓敏電阻的時(shí)候就需要查看規(guī)格書上面的最大允許電壓要比我們的輸入電壓要高。

列如我們常用的471 它的最大允許電壓AC300V DC385V同時(shí)通流量也是需要注意的，一般規(guī)格書上給出來(lái)的通流是1次的通流量，我們?cè)谶x取的時(shí)候一定需要留有很大的余量，通流量是我們選擇直徑的依據(jù)，如果一個(gè)417KD10 的壓敏電阻在計(jì)算的時(shí)候剛好接近規(guī)格書上的通流量2500A，我們可以選取兩個(gè)來(lái)并，如果空間不夠的時(shí)候我們可以選擇加強(qiáng)型的。

看下圖我們能看出來(lái)我們普通型的通流量是2500A，增強(qiáng)型的是3500A

圖2上面我們看到壓敏電阻上串聯(lián)陶瓷放電管，陶瓷放電管上并聯(lián)了電阻，陶瓷放電管的作用是觸發(fā)導(dǎo)通后，陶瓷放電管上的殘余電壓非常低，這樣的最后的鉗位電壓基本上是由壓敏電阻來(lái)決定，陶瓷放電與壓敏電阻串聯(lián)時(shí)，我們可以選取391的壓敏電阻+600V的陶瓷放電管，這樣鉗位電壓要比單各壓敏電阻471要低很多。391的鉗位電話有時(shí)650V 471的鉗位電壓時(shí)775V。

并電阻在陶瓷放電管上的作用：有些工程師在選取的陶瓷放電管時(shí)，導(dǎo)通電壓可能小于輸入電壓，因?yàn)閴好綦娮枭系募乃揠娙菀忍沾煞烹姽苌系碾娙荽蟮亩啵话銐好綦娮枭系募纳娙萦?KHz時(shí)有幾百pF 而陶瓷放電管在1MHz時(shí)只有幾pF。因此寄生電容上的分壓，導(dǎo)致陶瓷放電管上的壓降基本上等于輸入電壓。這時(shí)并電阻就可以降低放電管上的壓降。

共模電感上并聯(lián)陶瓷放電管與L相與N相對(duì)大地跨接壓敏電阻串陶瓷放電管一樣的作用，有時(shí)可能只會(huì)出現(xiàn)一組電路。作用都時(shí)用來(lái)防共模雷擊。