壓敏電阻的作用與優(yōu)勢對比

　　壓敏電阻是一種限壓型保護器件。利用壓敏電阻的非線(xiàn)性特性，當過(guò)電壓出現在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對固定的電壓值，從而實(shí)現對后級電路的保護。

　　“壓敏電阻“是一種具有非線(xiàn)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敏感器件。英文名稱(chēng)叫“Voltage Dependent Resistor”簡(jiǎn)寫(xiě)為“VDR”， 或者叫做“Varistor”。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(gè)品種?，F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族氧化物半導體”。 在中國臺灣，壓敏電阻器稱(chēng)為“突波吸收器”，有時(shí)也稱(chēng)為“電沖擊（浪涌）抑制器（吸收器）”。

　　一：壓敏電阻的作用與優(yōu)勢-壓敏電阻的作用

　　壓敏電阻有什么用？壓敏電阻的最大特點(diǎn)是當加在它上面的電壓低于它的閥值“UN”時(shí)，流過(guò)它的電流極小，相當于一只關(guān)死的閥門(mén)，當電壓超過(guò)UN時(shí)，它的阻值變小，這樣就使得流過(guò)它的電流激增而對其他電路的影響變化不大從而減小過(guò)電壓對后續敏感電路的影響。利用這一功能，可以抑制電路中經(jīng)常出現的異常過(guò)電壓，保護電路免受過(guò)電壓的損害。

　　例如：我們家用的彩電的電源電路中就使用了氧化鋅壓敏電阻，這里使用的壓敏電阻壓敏電壓為470V，當瞬態(tài)的浪涌電壓最大值（非有效值）超過(guò)470V時(shí)，壓敏電阻就是體現他的鉗位特性，把過(guò)高的電壓拉低，讓后級電路工作在一個(gè)安全的范圍內。

　　同時(shí)，壓敏電阻還有一個(gè)很重要的作用。壓敏電阻主要用于電路中的瞬態(tài)過(guò)電壓保護，但由于其類(lèi)似于半導體穩壓管的伏安特性，使得它還具有多種的電路元件功能。比如：壓敏電阻是一種直流高壓小電流穩壓元件，穩定電壓可達數千伏以上，是硅穩壓管無(wú)法達到的;壓敏電阻可用作電壓波動(dòng)檢測元件;可用作直流電平移位元件;可用作熒光啟動(dòng)元件;可用作均壓元件等等。

　　二：壓敏電阻的作用與優(yōu)勢-工作原理

　　當加在壓敏電阻上的電壓低于它的閾值時(shí)，流過(guò)它的電流極小，它相當于一個(gè)阻值無(wú)窮大的電阻。也就是說(shuō)，當加在它上面的電壓低于其閾值時(shí)，它相當于一個(gè)斷開(kāi)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)。

　　當加在壓敏電阻上的電壓超過(guò)它的閾值時(shí)，流過(guò)它的電流激增，它相當于阻值無(wú)窮小的電阻。也就是說(shuō)，當加在它上面的電壓高于其閾值時(shí)，它相當于一個(gè)閉合狀態(tài)的開(kāi)關(guān)。

　　三：壓敏電阻的作用與優(yōu)勢-壓敏電阻器與其他浪涌抑制器比較的優(yōu)勢

　　1． 更好的熱特性

　　與硅二極管只有一個(gè)P-N結承受浪涌電流不一樣，氧化鋅壓敏電阻器是由數百萬(wàn)個(gè)P-N結組成，這種結構有更好的能量吸收能力和浪涌承受能力。

　　2.反應速度快

　　壓敏電阻器有與其它的半導體元件類(lèi)似的動(dòng)作特性。因為壓敏電阻器的傳導發(fā)生非?？?，延時(shí)只在納秒級的范圍內，所以能夠滿(mǎn)足任何實(shí)際需求。上海雷卯電子

　　3.過(guò)溫條件下有穩定的電壓

　　在超過(guò)崩潰電壓的情況下，一旦環(huán)境溫度超過(guò)正常的工作溫度范圍，齊納二極管的限制電壓會(huì )隨著(zhù)環(huán)境溫度的升高而升高，而壓敏電阻器的限制電壓在超過(guò)工作溫度范圍的情況下仍然幾乎保持恒定。當壓敏電阻器的漏電流隨著(zhù)元件本體溫度的升高而增加時(shí)，壓敏電阻器的限制電壓不會(huì )隨著(zhù)溫度的改變而改變。

　　4.電容

　　與齊納二極管相比，壓敏電阻器有更高的電容值，根據不同的應用領(lǐng)域，對浪涌抑制器的電容值是不同的，在直流電路中，壓敏電阻器的電容既可起到去耦的作用又可以起到抑制瞬時(shí)過(guò)電壓的雙重作用。

　　5.低成本

　　與二級管相比，壓敏電阻器具有成本低和尺寸小的優(yōu)點(diǎn)。

　　四：壓敏電阻的作用與優(yōu)勢-典型應用電路

　　下圖所示是采用壓敏電壓器進(jìn)行電路浪涌和瞬變防護時(shí)的電路連接圖。對于壓敏電阻的應用連接，大致可分為四種類(lèi)型：

　　第一種類(lèi)型是電源線(xiàn)之間或電源線(xiàn)和大地之間的連接，如圖1（a）所示。作為壓敏電阻器，最具有代表性的使用場(chǎng)合是在電源線(xiàn)及長(cháng)距離傳輸的信號線(xiàn)遇到雷擊而使導線(xiàn)存在浪涌脈沖等情況下對電子產(chǎn)品起保護作用。一般在線(xiàn)間接入壓敏電阻器可對線(xiàn)間的感應脈沖有效，而在線(xiàn)與地間接入壓敏電阻則對傳輸線(xiàn)和大地間的感應脈沖有效。若進(jìn)一步將線(xiàn)間連接與線(xiàn)地連接兩種形式組合起來(lái)，則可對浪涌脈沖有更好的吸收作用。

　　第二種類(lèi)型為負荷中的連接，見(jiàn)圖1（b）。它主要用于對感性負載突然開(kāi)閉引起的感應脈沖進(jìn)行吸收，以防止元件受到破壞。一般來(lái)說(shuō)，只要并聯(lián)在感性負載上就可以了，但根據電流種類(lèi)和能量大小的不同，可以考慮與R－C串聯(lián)吸收電路合用。

　　第三種類(lèi)型是接點(diǎn)間的連接，見(jiàn)圖1（c）。這種連接主要是為了防止感應電荷開(kāi)關(guān)接點(diǎn)被電弧燒壞的情況發(fā)生，一般與接點(diǎn)并聯(lián)接入壓敏電阻器即可。

　　第四種類(lèi)型主要用于半導體器件的保護連接，見(jiàn)圖1（d）。這種連接方式主要用于可控硅、大功率三極管等半導體器件，一般采用與保護器件并聯(lián)的方式，以限制電壓低于被保護器件的耐壓等級，這對半導體器件是一種有效的保護。

　　五：壓敏電阻的作用與優(yōu)勢-壓敏電阻選型技巧

　　壓敏電阻的主要參數有：壓敏電壓、通流容量、結電容、響應時(shí)間等。選用壓敏電阻器前，應先了解以下相關(guān)技術(shù)參數：標稱(chēng)電壓是指在規定的溫度和直流電流下，壓敏電阻器兩端的電壓值。漏電流是指在25℃條件下，當施加最大連續直流電壓時(shí)，壓敏電阻器中流過(guò)的電流值。等級電壓是指壓敏電阻中通過(guò)8/20 等級電流脈沖時(shí)在其兩端呈現的電壓峰值。通流量是表示施加規定的脈沖電流（8/20μs）波形時(shí)的峰值電流。浪涌環(huán)境參數包括最大浪涌電流Ipm（或最大浪涌電壓Vpm 和浪涌源阻抗Zo）、浪涌脈沖寬度Tt、相鄰兩次浪涌的最小時(shí)間間隔Tm 以及在壓敏電阻器的預定工作壽命期內，浪涌脈沖的總次數N等。

　　標稱(chēng)電壓選取

　　一般地說(shuō)，壓敏電阻器常常與被保護器件或裝置并聯(lián)使用，在正常情況下，壓敏電阻器兩端的直流或交流電壓應低于標稱(chēng)電壓，即使在電源波動(dòng)情況最壞時(shí)，也不應高于額定值中選擇的最大連續工作電壓，該最大連續工作電壓值所對應的標稱(chēng)電壓值即為選用值。對于過(guò)壓保護方面的應用，壓敏電壓值應大于實(shí)際電路的電壓值，一般應使用下式進(jìn)行選擇：VmA＝av/bc 式中：a為電路電壓波動(dòng)系數，一般取1.2；v為電路直流工作電壓（交流時(shí)為有效值）；b 為壓敏電壓誤差，一般取0.85；c為元件的老化系數，一般取0.9；這樣計算得到的VmA 實(shí)際數值是直流工作電壓的1.5 倍，在交流狀態(tài)下還要考慮峰值，因此計算結果應擴大1．414 倍。另外，選用時(shí)還必須注意：

　?。?） 必須保證在電壓波動(dòng)最大時(shí)，連續工作電壓也不會(huì )超過(guò)最大允許值，否則將縮短壓敏電阻的使用壽命；

　?。?） 在電源線(xiàn)與大地間使用壓敏電阻時(shí)，有時(shí)由于接地不良而使線(xiàn)與地之間電壓上升，所以通常采用比線(xiàn)與線(xiàn)間使用場(chǎng)合更高標稱(chēng)電壓的壓敏電阻器。壓敏電阻所吸收的浪涌電流應小于產(chǎn)品的最大通流量。