| 什么是“壓敏電阻” “壓敏電阻是中國大陸的名詞，意思是"在一定電流電壓范圍內電阻值隨電壓而變"，或者是說"電阻值對電壓敏感"的阻器。相應的英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡寫為“VDR”。 壓敏電阻器的電阻體材料是半導體，所以它是半導體電阻器的一個品種。現在大量使用的"氧化鋅"（ZnO）壓敏電阻器，它的主體材料有二價元素（Zn）和六價元素氧（O）所構成。所以從材料的角度來看，氧化鋅壓敏電阻器是一種“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半導體”。 在中國臺灣，壓敏電阻器是按其用途來命名的，稱為"突波吸收器"。壓敏電阻器按其用途有時也稱為“電沖擊（浪涌）抑制器（吸收器）”。 |
| 2、壓敏電阻電路的“安全閥”作用 壓敏電阻有什么用？壓敏電阻的最大特點是當加在它上面的電壓低于它的閥值"UN"時，流過它的電流極小，相當于一只關死的閥門，當電壓超過UN時，流過它的電流激增，相當于閥門打開。利用這一功能，可以抑制電路中經常出現的異常過電壓，保護電路免受過電壓的損害。 |
| 3、應用類型 不同的使用場合，應用壓敏電阻的目的，作用在壓敏電阻上的電壓/電流應力并不相同， 因而對壓敏電阻的要求也不相同，注意區分這種差異，對于正確使用是十分重要的。 根據使用目的的不同，可將壓敏電阻區分為兩大類：①保護用壓敏電阻，②電路功能用壓敏電阻。 3.1保護用壓敏電阻 （1） 區分電源保護用，還是信號線，數據線保護用壓敏電阻器，它們要滿足不同的技術標準的要求。 （2） 根據施加在壓敏電阻上的連續工作電壓的不同，可將跨電源線用壓敏電阻器可區分為交流用或直流用兩種類型，壓敏電阻在這兩種電壓應力下的老化特性表現不同。 （3） 根據壓敏電阻承受的異常過電壓特性的不同，可將壓敏電阻區分為浪涌抑制型，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電壓和操作過電壓等瞬態過電壓的壓敏電阻器，這種瞬態過電壓的出現是隨機的，非周期的，電流電壓的峰值可能很大。絕大多數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的連續脈沖群的壓敏電阻器，例如并接在開關電源變換器上的壓敏電阻，這里沖擊電壓周期出現，且周期可知，能量值一般可以計算出來，電壓的峰值并不大，但因出現頻率高，其平均功率相當大。 ★高能型：指用于吸收發電機勵磁線圈，起重電磁鐵線圈等大型電感線圈中的磁能的壓敏電壓器，對這類應用，主要技術指標是能量吸收能力。 壓敏電阻器的保護功能，絕大多數應用場合下，是可以多次反復作用的，但有時也將它做成電流保險絲那樣的"一次性"保護器件。例如并接在某些電流互感器負載上的帶短路接點壓敏電阻。 3.2電路功能用壓敏電阻 壓敏電阻主要應用于瞬態過電壓保護，但是它的類似于半導體穩壓管的伏安特性，還使它具有多種電路元件功能，例如可用作： （1）直流高壓小電流穩壓元件，其穩定電壓可高達數千伏以上，這是硅穩壓管無法達到的。 （2）電壓波動檢測元件。 （3）直流電瓶移位元件。 （4）均壓元件。 （5）熒光啟動元件 |
| 4、保護用壓敏電阻的基本性能 （1）保護特性，當沖擊源的沖擊強（或沖擊電流Isp=Usp/Zs)不超過規定值時，壓敏電阻的限制電壓不允許超過被保護對象所能承受的沖擊耐電壓（Urp）。 （2）耐沖擊特性，即壓敏電阻本身應能承受規定的沖擊電流，沖擊能量，以及多次沖擊相繼出現時的平均功率。 （3）壽命特性有兩項，一是連續工作電壓壽命，即壓敏電阻在規定環境溫度和系統電壓條件應能可靠地工作規定的時間（小時數）。二是沖擊壽命，即能可靠地承受規定的沖擊的次數。 （4）壓敏電阻介入系統后，除了起到"安全閥"的保護作用外，還會帶入一些附加影響，這就是所謂"二次效應"，它不應降低系統的正常工作性能。這時要考慮的因素主要有三項，一是壓敏電阻本身的電容量（幾十到幾萬PF），二是在系統電壓下的漏電流，三是壓敏電阻的非線性電流通過源阻抗的耦合對其他電路的影響。 |
| 5、微觀結構和工作機理 5．1微觀結構 壓敏電阻為什么會具有圖1.1所示的線壓型伏安特性，為什么能吸收極大的沖擊電流？這就要研究它的微觀結構，明白它的工作機理。 現代壓敏電阻的主導品種：氧化鋅壓敏電阻，是一種金屬氧化物陶瓷半導體電阻器。它以氧化鋅（ZnO）為基料，加入多種（一般5～10種）其它添加劑，經壓制成坯體，高溫燒結，兩面印燒銀電極，焊接引出端，最后包封等工序而制成，這樣制成的陶瓷體內部結構，可用圖6.1來說明。 氧化鋅壓敏電阻的內部可以區分為ZnO晶粒，和存在在晶粒減的第二相物質，即晶界層（或稱粒界層）兩個部分。 晶粒是充分半導體化了的，電阻率大體在（1-10）Ω-cm，盡可能減小晶粒的體電阻是制造技術中追求的一個目標。晶粒的平均直徑do（圖6.1）大體在幾個微米到50微米左右。 ZnO原材料粉體的粒徑在1μm以下，晶粒的粒徑do是在制造燒成中生長出來的，燒成溫度越高，時間越長，晶粒長得就越大。 晶粒間的第二相物質，是由添加劑化合物構成的絕緣體，稱為"化學晶界層"，其厚度為t（圖5.1）現代的研究證明，ZnO 壓敏電阻的"壓敏性"存在在一對相鄰晶粒的直接接觸處，這里并沒有第二相物質，但有厚度約100埃左右的邊界層，其電學性能與晶粒內部不同，存在著肖脫基勢壘，勢壘電壓（Vz）大體在（2～3.5）左右。這-100埃左右的邊界層稱為"電氣晶界層"。 這樣，一對相互直接接觸的ZnO晶粒期間的一對肖脫基勢壘，便相當于兩只背靠背連接的穩壓二極管，我們稱它為"微壓敏電阻器"或"壓敏單元"。所以壓敏電阻器是由大量壓敏單元串、并聯構成的集合體。壓敏電阻的宏觀性能，是許多壓敏單元性能的統計表現。 |
| 6、壓敏電阻的特性與參數 6．1壓敏電壓UN，和直流參考電流Io 一般電阻器的基本參數都是電阻值，但壓敏電阻器則用"壓敏電壓（UN）"來區分其規格。壓敏電壓的物理意義是：高于這個電壓，壓敏電阻器就"導通"了，低于這個電壓，就進入了"截止"狀態，即壓敏電壓表征"導通"與"截止"的轉折點。但實際器件的轉折不是一個點，而是一個區間，所以人為地規定一個測量電流，即直流參考電流IO。 以這個電流通入壓敏電阻器，它兩端的電壓就稱為壓敏電壓（Un）。 通常情況下，IO=1ma，dc 但在材料研究中按電流密度J=1ma/cm2來確定支流參考電流。壓敏電壓還有其他一些名稱，如：崩潰電壓、擊穿電壓、閥值電壓、直流參考電壓、導通電壓等。 6.2 限制電壓Up，限壓比Rp 廣義的限制電壓是指沖擊電流流入壓敏電阻器時，它兩端的峰值。 作為壓敏電壓器考核指標的限制電壓Up，則是指波形8/20，峰值Ix為表7.1規定值時的沖擊電流流入時，壓敏電阻兩端電壓的峰值。這里要注意，由于壓敏電阻本身材料的特性，電流的峰值與電壓的峰值，在出現的時間上可能不重合。 由于不同直徑的電阻片，以大體相同的電流密度來測量，這樣一來，壓敏電阻UN相同而直徑不同的壓敏電阻器，它們的限制電壓Up的指標值就可以是相同的了。 壓敏電阻的基本功能是抑制瞬態異常電壓，所以限制電壓是它的最重要的一個使用參數。 器件的實際限制電壓應低于規定的指標值。限制電壓Up與壓敏電阻UN之比稱為限壓比Rp。 Rp越小，越接近于1，表明器件的限壓性越好，因此技術指標中規定Up的最大允許值。有的技術標準，如IE61643-1，將規定沖擊電流下，器件兩端測得的電壓峰值稱作"殘壓"，而把一組殘壓數據中的最大值稱作該器件的限制電壓。 |
| 6.3最大持續工作電壓Uac、Udc 這是指壓敏電阻能夠長期承受的最大交流電壓有效值Uac，或最大直流電壓值Udc。 確定Uac的原則是：交流電壓的峰值不大于壓敏電壓的公差下限值 |