压敏电阻器

压敏电阻是电压敏感电阻器的简称，是一种非线性电阻元件。压敏电阻阻值与两端施加的电压大小有关，当加到压敏电阻器上的电压在其标称值以内时，电阻器的阻值呈现无穷大状态，几乎无电流通过。当压敏电阻器两端的电压略大于标称电压时，压敏电阻迅速击穿导通，其阻值很快下降，使电阻器处于导通状态。当电压减小至标称电压以下时，其阻值又开始增加，压敏电阻又恢复为高阻状态。当压敏电阻器两端的电压超过其最大限制电压时，它将完全击穿损坏，无法自行恢复。

压敏电阻器性优价廉，体积小，具有工作电压范围宽、对过压脉冲响应快、耐冲击电流能力强、漏电电流小（低于几微安至几十微安）、电阻温度系数小等特点，是一种理想的保护元件，广泛地应用在家电及其他电子产品中，常被用于构成过压保护电路、消噪电路、消火花电路、防雷击保护电路、浪涌电压吸收电路和保护半导体元器件中。

压敏电阻器的技术参数是衡量其性能优劣的重要指标。压敏电阻器的参数有很多，其主要参数有以下几项：

(1)标称电压。标称电压又称压敏电压或基流电压，它是指规定基准电流下压敏电阻器两端的电压值。在大多数情况下，压敏电压值是在1mA的直流电流下测得的。

(2)通流（容）量。压敏电阻器以规定的时间间隔和次数，通以标准的冲击电流时，所允许通过的最大脉冲（峰值）电流值。

(3)漏电流。指在规定温度和规定电压（如75%的压敏电压）下，流过压敏电阻器的直流电流值。压敏电阻器的漏电流也称为等待电流。

(4)最大限制电压。压敏电阻器两端所能承受的最大电压值，称为最大限制电压。

(5)残压。流过压敏电阻器的电流为某一值时，在它两端所产生的电压，称作这一电流值的残压。残压也是压敏电阻器在通过规定波形的大电流冲击波时，在压敏电阻器两端出现的最高峰值电压。

(6)电压比。当压敏电阻器通过一规定电流（如1mA）时，其两端的电压值与通过规定电流的10%（如0.1mA）时其两端电压值之比，即为电压比。电压比值总是大于I的，且电压比越接近于1，非线性电压系数值越大，表明该产品性能越好，其电压一电流特性曲线越陡直。

(7)静态电容。它是指压敏电阻器本身的固有电容量。

压敏电阻是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。压敏电阻的主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。

压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快，比TVS管稍慢一些，一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几千pF的数量级范围，很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中，应用在交流电路的保护中时，因为其结电容较大会增加漏电流，在设计防护电路时需要充分考虑。压敏电阻的通流容量较大，但比气体放电管小。

压敏电阻的压敏电压（min(U1mA)）、通流容量是电路设计时应重点考虑的。在直流回路中，应当有：min(U1mA) ≥(1.8～2)Udc，式中Udc为回路中的直流额定工作电压。在交流回路中，应当有：min(U1mA) ≥(2.2～2.5)Uac，式中Uac为回路中的交流工作电压的有效值。上述取值原则主要是为了保证压敏电阻在电源电路中应用时，有适当的安全裕度。在信号回路中时，应当有：min(U1mA)≥(1.2～1.5)Umax，式中Umax为信号回路的峰值电压。压敏电阻的通流容量应根据防雷电路的设计指标来定。一般而言，压敏电阻的通流容量要大于等于防雷电路设计的通流容量。

压敏电阻主要可用于直流电源、交流电源、低频信号线路、带馈电的天馈线路。

压敏电阻的失效模式主要是短路，当通过的过电流太大时，也可能造成阀片被炸裂而开路。压敏电阻使用寿命较短，多次冲击后性能会下降。因此由压敏电阻构成的防雷器长时间使用后存在维护及更换的问题。

在消费类电子产品中，为了追求较小的安装面积，压敏电阻做成叠层型，称为Multi-layer Varistor(MLV),其结构与叠层型的瓷片电容（MLCC）完全相同，只是叉指电极间的材料不是普通的陶瓷电介质，而是ZnO压敏材料。也因为如此，MLV都是具有一定的电容特性的，甚至可以根据需要定制具有某种容量的MLV，这对于防护设计中兼顾EMI设计是非常有利的。

由于做成叠层结构后，MLV的电极寄生电感非常小，因此其反应速度与TVS不相伯仲，甚至比某些采用Bonding结构的TVS的速度还要快。

在电流容量上，得益于叠层结构，MLV的通流能力也要比相同体积的TVS大得多。

MLV的钳位特性曲线不如TVS陡峭，不能实现精确的钳位；MLV在多次大电流冲击后，性能会出现一定程度的退化，主要表现是漏电流增大，钳位电压有所变化。不过，如果MLV仅用于ESD防护，上述两个缺点对防护效果的影响是很小的。这也是为什么MLV能在手机、数码相机等领域大行。

氧化锌压敏电阻与被保护的电器设备或者元器件并联使用。当电路中出现雷电过电压或瞬态操作电压VS时，压敏电阻器和被保护的设备及元器件同时承受VS，由于压敏电阻器响应速度很快，它以纳秒级时间迅速呈现优良非线形导电特性，此时压敏电阻器两端电压迅速下降，远远小于VS，这样被保护的设备及元器件上实际承受的电压就远低于过电压VS，从而使设备及元器件免遭过电压的冲击。

压敏电阻主要是用来保护那些易受静电和高压等破坏环境的一种电阻，在一些集成化较高，应用功能复杂的环境中应用较多，其中片式压敏电阻体积小，适应于高度集成化的电子环境。据了解，手持式电子产品的广泛应用，使得手机、手提电脑、PDA、数码相机和医疗仪器等产品对电路系统的速度和工作电压提出更为严格的要求。片式压敏电阻虽因其响应速度快、无极性、成本低以及和SMT工艺兼容等优点而被推到了市场前沿。

在手机中的应用中，由于增加了多种新功能，如彩屏、可拍照、MMS，手机中的IC集成度也越来越高，与此同时，半导体器件和IC的工作电压越来越低，当芯片变得越来越薄时，遭受过电压和静电放电(ESD)危害的几率大大增加了。由于过电压和静电放电对集成电路和半导体器件会造成损坏，因而需要大量的过电压保护元件来对昂贵的半导体器件提供保护。

片式压敏电阻行情看好，但同时却面临了一个尴尬，片式压敏电阻由于价格坚挺，一般而言，同种类型的片式压敏电阻要比DIP型的价格高出3-5倍。以致扩大市场份额的过程中和贴片LED同显步履蹒跚。元件市场片式压敏电阻的实际情形是，供应市场不大，需求市场也不大。压敏电阻市场DIP直插产品是主流，SMT产品则是发展趋势。

压敏电阻器主要用于限制有害的大气过电压和操作过电压，能有效地保护系统或设备：

1)在电力工业中，常使用压敏材料制成避雷器阀片。用氧化锌压敏材料制成高压绝缘子，既有绝缘作用，又能实现瞬态过电压保护。

2)在电子电路中，具有过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体器件等作用。

1．压敏电阻器单独测量

通常压敏电阻具有良好的非线性，即阻值随所加电压的增加而减少。且具有双向电流特性。测量时，将万用表置于R×1k挡，测其两引脚之间的正反向绝缘电阻，均为无穷大，否则说明漏电流过大。如果所测电阻过小，说明压敏电阻已损坏，不能使用。可以用数字万用表测量压敏电阻。

2．压敏电阻器在线测量

因压敏电阻器单独测量时，用R×1k挡测量，其正反向电阻值均为无穷大。在线测量时，若没有元件与之并联，用R×1k挡测量，其在线阻值仍然为无穷大，若阻值偏小，说明压敏电阻损坏，不能使用。若有其他元件与之并联，测得的在线电阻就不是压敏电阻的实际阻值，而是与其他元件的并联阻值，且不为无穷大。

根据具体电路的要求，准确选择标称电压值是关键。一般的选择方法：压敏电阻器的标称电压值应是加在压敏电阻器两端电压的2～2.5倍。另外，还应注意选用电阻温度系数小的压敏电阻器，以保证电路的稳定。具体型号的选用如下：

(1)无霜电冰箱的过电压保护电路可选用MYG4型压敏电阻器。

(2)半导体器件的过电，i保护电路可选用MYD系列、MYL系列和MYH、MYG20等型压敏电阻器。

(3)彩色电视机的过电压保护电路可选用MYH3-205、MYH3-208、MYH3-212等型压敏电阻器。

(4)电子电路、电气设备、电力系统的过电压保护电路可选用MYG系列、MY21系列、MY31系列压敏电阻器。

（1）  压敏电阻器的作用

压敏电阻器是一种金属化物变阻器，其电压与电流不遵守欧姆定律，而成特殊的非线性关系。当两端所加电压低于标称额定电压值时，压敏电阻器的电阻值接近无穷大，内部几乎无电流流过；略高于标称额定电压值时，压敏电阻器将迅速击穿导通，并由高阻状态变为低阻状态，工作电流也急剧增大；低于标称额定电压值时，压敏电阻器又恢复为高阻状态；超过最大限制电压值时，压敏电阻器将完全击穿损坏，无法再自行恢复。

压敏电阻器广泛应用于家用电器以及其他电子产品中，起到过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等作用。

（2）  压敏电阻器的选取计算

一般来说，压敏电阻器与被保护器件或装置并联使用。在正常情况下，压敏电阻器两端的直流或交流电压应低于标称电压，即使在电源波动情况最坏时，也不应高于额定值中选择的最大连续工作电压，该最大连续工作电压值所对应的标称电压值即为选用值。对于过压保护方面的应用，压敏电压值VmA应大于实际电路的电压值，一般使用下式进行选择：

式中：a为电路电压波动系数，一般取1.2；v为电路直流工作电压（交流时为有效值）；b为压敏电压误差，一般取0.85；c为元件的老化系数，一般取0.9；

这样计算得到的VmA的实际数值是直流工作电压的1.5倍，在交流状态下还要考虑峰值，因此计算结果应扩大1.414倍。另外，选用时还必须注意：

①  必须保证在电压波动最大时，连续工作电压也不会超过最大允许值，否则将缩短压敏电阻器的使用寿命。

②  在电源线与大地间使用压敏电阻器时，有时由于接地不良而使线与地之间电压上升，所以通常采用比线与线间使用场合标称电压更高的压敏电阻器。

③  压敏电阻所吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流量。