《硅谷》雜志：壓敏電阻器在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

壓敏電阻器（VDR）（varistor；voltage-dependentresistor），簡(jiǎn)稱(chēng)壓敏電阻，是一種過(guò)電壓防護(hù)器件。介紹壓敏電阻的特性及關(guān)鍵參數(shù)；給出壓敏電阻選型及在電路設(shè)計(jì)中的典型應(yīng)用，同時(shí)給出壓敏電阻使用注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：壓敏電阻；電路設(shè)計(jì)；過(guò)壓防護(hù)器件

壓敏電阻器（VDR），簡(jiǎn)稱(chēng)壓敏電阻，是一種電壓敏感元件，其特點(diǎn)是在該元件上的外加電壓增加到某一臨界值（壓敏電壓值）時(shí)，其阻值將急劇減小。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（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”。

文字符號(hào)：“RV”或“R”

結(jié)構(gòu)----根據(jù)半導(dǎo)體材料的非線性特性制成的。

1壓敏電阻的特性及關(guān)鍵參數(shù)

1.1壓敏電阻的特性

壓敏電阻器的電壓與電流不遵守歐姆定律，而成特殊的非線性關(guān)系。當(dāng)兩端所加電壓低于標(biāo)稱(chēng)額定電壓值時(shí)，壓敏電阻器的電阻值接近無(wú)窮大，內(nèi)部幾乎無(wú)電流流過(guò)；當(dāng)兩端所加電壓略高于標(biāo)稱(chēng)額定電壓值時(shí)，壓敏電阻器將迅速擊穿導(dǎo)通，并由高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，工作電流也急劇增大；當(dāng)兩端所加電壓低于標(biāo)稱(chēng)額定電壓值時(shí)，壓敏電阻器又恢復(fù)為高阻狀態(tài)；當(dāng)兩端所加電壓超過(guò)最大限制電壓值時(shí)，壓敏電阻器將完全擊穿損壞，無(wú)法再自行恢復(fù)。

1.2壓敏電阻的關(guān)鍵參數(shù)

1.2.1壓敏電壓

壓敏電壓即擊穿電壓或閾值電壓。一般認(rèn)為是在溫度為20度時(shí)，在壓敏電阻上有1mA電流流過(guò)的時(shí)候，相應(yīng)加在該壓敏電阻器兩端的電壓值。壓敏電壓是壓敏電阻I－U曲線拐點(diǎn)上的非線性起始電壓，是決定壓敏電阻額定電壓的非線性電壓。為了保證電路在正常的工作范圍內(nèi)，壓敏電阻正常工作，壓敏電壓值必須大于被保護(hù)電路的最大額定工作電壓。

1.2.2最大限制電壓

最大限制電壓是指壓敏電阻器兩端所能承受的最高電壓值。通俗的解釋是：當(dāng)浪涌電壓超過(guò)壓敏電壓時(shí)，在壓敏電阻兩端測(cè)得的最高峰值電壓，也叫最大鉗位電壓。為了良好的保證被保護(hù)電路不受損害，在選擇壓敏電阻時(shí)，壓敏電阻的最大限制電壓，一定要小于電路額定最大工作電壓（采用多級(jí)防護(hù)時(shí)，可另行考慮）。

1.2.3通流容量

通流容量也稱(chēng)通流量，是指在規(guī)定的條件（以規(guī)定的時(shí)間間隔和次數(shù)，施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流）下，允許通過(guò)壓敏電阻器上的最大脈沖（峰值）電流值。

通常產(chǎn)品給出的通流量是按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)給定的波形、沖擊次數(shù)和間隙時(shí)間進(jìn)行脈沖試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)品所能承受的最大電流值。而產(chǎn)品所能承受的沖擊數(shù)是波形、幅值和間隙時(shí)間的函數(shù)，當(dāng)電流波形幅值降低50％時(shí)沖擊次數(shù)可增加一倍，所以在實(shí)際應(yīng)用中，壓敏電阻所吸收的浪涌電流應(yīng)大于產(chǎn)品的最大通流量。

壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值應(yīng)小于手冊(cè)中給出的產(chǎn)品最大通流量。然而從保護(hù)效果出發(fā)，要求所選用的通流量大一些好。在許多情況下，實(shí)際發(fā)生的通流量是很難精確計(jì)算的，則選用2－20kA的產(chǎn)品。如手頭產(chǎn)品的通流量不能滿(mǎn)足使用要求時(shí)，可將幾只單個(gè)的壓敏電阻并聯(lián)使用，并聯(lián)后的壓敏電壓不變，其通流量為各單只壓敏電阻數(shù)值之和。要求并聯(lián)的壓敏電阻伏安特性盡量相同，否則易引起分流不均勻而損壞壓敏電阻。

1.2.4電壓比

電壓比是指壓敏電阻器的電流為1mA時(shí)產(chǎn)生的電壓值與壓敏電阻器的電流為0.1mA時(shí)產(chǎn)生的電壓值之比。

1.2.5殘壓比

流過(guò)壓敏電阻器的電流為某一值時(shí)，在它兩端所產(chǎn)生的電壓稱(chēng)為這一電流值為殘壓。殘壓比則的殘壓與標(biāo)稱(chēng)電壓之比。

1.2.6漏電流

漏電流也稱(chēng)等待電流，是指壓敏電阻器在規(guī)定的溫度和最大直流電壓下，流過(guò)壓敏電阻器的電流。漏電流越小越好。對(duì)于漏電流特別應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是必須穩(wěn)定，不允許在工作中自動(dòng)升高，一旦發(fā)現(xiàn)漏電流自動(dòng)升高，就應(yīng)立即淘汰，因?yàn)槁╇娏鞯牟环�(wěn)定是加速防雷器老化和防雷器爆炸的直接原因。因此在選擇漏電流這一參數(shù)時(shí)，不能一味地追求越小越好，只要是在電網(wǎng)允許值范圍內(nèi)，選擇漏電流值相對(duì)稍大一些的防雷器，反而較穩(wěn)定。

2壓敏電阻在電路設(shè)計(jì)中的典型應(yīng)用

壓敏電阻被廣泛應(yīng)用于電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護(hù)半導(dǎo)體元器件等。以下是壓敏電阻電路應(yīng)用中的幾個(gè)典型實(shí)例。

2.1電路輸入過(guò)壓保護(hù)

大氣過(guò)電壓由于雷擊引起，大多數(shù)屬于感應(yīng)性過(guò)電壓，雷擊對(duì)輸電線路放電產(chǎn)生的過(guò)電壓，這種過(guò)電壓的電壓值很高，可達(dá)100～10000V，造成的危害極大。因此對(duì)于必須對(duì)電氣設(shè)備采取措施防止大氣過(guò)電壓�？梢圆捎脡好綦娮杵�。一般采用與設(shè)備并聯(lián)。如果電氣設(shè)備要求殘壓很低時(shí)，可以采用多級(jí)防護(hù)。

2.2防止操作過(guò)電壓防護(hù)電路

操作過(guò)電壓是電路工作狀態(tài)突然變化時(shí)，電磁能量急劇轉(zhuǎn)化，快速釋放時(shí)產(chǎn)生的一種過(guò)電壓，防止這種過(guò)電壓可以用