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(nèi)電阻值隨電壓而變"，或者是說"電阻值對(duì)電壓敏感"的阻器。相應(yīng)的英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡(jiǎn)寫為“VDR”。
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***，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(shí)也稱為“電沖擊(浪涌)抑制器(吸收器)”。
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一、氧化鋅壓敏電阻器微觀結(jié)構(gòu)及特性
氧化鋅壓敏電阻器是一種以氧化鋅為主體、添加多種金屬氧化物、經(jīng)典型的電子陶瓷工藝制成的多晶半導(dǎo)體陶瓷元件。它的微觀結(jié)構(gòu)如圖1所示。氧化鋅陶瓷是由氧化鋅晶粒及晶界物質(zhì)組成的，其中氧化鋅晶粒中摻有施主雜質(zhì)而呈N型半導(dǎo)體，晶界物質(zhì)中含有大量金屬氧化物形成大量界面態(tài)，這樣每一微觀單元是一個(gè)背靠背肖特基勢(shì)壘，整個(gè)陶瓷就是由許多背靠背肖特基墊壘串并聯(lián)的組合體。圖2是壓敏電阻器的等效電路。
氧化鋅壓敏電阻器的典型V-I特性曲線如圖3所示：
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預(yù)擊穿區(qū)：在此區(qū)域內(nèi)，施加于壓敏電阻器兩端的電壓小于其壓敏電壓，其導(dǎo)電屬于熱激發(fā)電子電導(dǎo)機(jī)理。因此，壓敏電阻器相當(dāng)于一個(gè)10MΩ以上的絕緣電阻 (Rb遠(yuǎn)大于Rg)，這時(shí)通過壓敏電阻器的阻性電流僅為微安級(jí)，可看作為開路。該區(qū)域是電路正常運(yùn)行時(shí)壓敏電阻器所處的狀態(tài)。
擊穿區(qū)：壓敏電阻器兩端施加一大于壓敏電壓的過電壓時(shí)，其導(dǎo)電屬于隧道擊穿電子電導(dǎo)機(jī)理(Rb與Rg相當(dāng))，其伏安特性呈優(yōu)異的非線性電導(dǎo)特性，即：
I=CVα
其中 I通過壓敏電阻器的電流 C與配方和工藝有關(guān)的常數(shù)
V壓敏電阻器兩端的電壓 α為非線性系數(shù)，一般大于30
由上式可見，在擊穿區(qū)，壓敏電阻器端電壓的微小變化就可引起電流的急劇變化，壓敏電阻器正是用這一特性來抑制過電壓幅值和吸收或?qū)Φ蒯尫胚^電壓引起的浪涌能量。
上升區(qū)：當(dāng)過電壓很大，使得通過壓敏電阻器的電流大于約100A/cm2時(shí)，壓敏電阻器的伏安特性主要由晶粒電阻的伏安特性來決定。此時(shí)壓敏電阻器的伏安特性呈線性電導(dǎo)特性，即：
I=V/Rg
上升區(qū)電流與電壓幾乎呈線性關(guān)系，壓敏電阻器在該區(qū)域已經(jīng)劣化，失去了其抑制過電壓、吸收或釋放浪涌的能量等特性。
根據(jù)壓敏電阻器的導(dǎo)電機(jī)理，其對(duì)過電壓的響應(yīng)速度很快，如帶引線式和專用電極產(chǎn)品，一般響應(yīng)時(shí)間小于25納秒。因此只要選擇和使用得當(dāng)，壓敏電阻器對(duì)線路中出現(xiàn)的瞬態(tài)過電壓有優(yōu)良的抑制作用，從而達(dá)到保護(hù)電路中其它元件免遭過電壓破壞的目的。
二、特點(diǎn)
(1) 通流容量大
(2) 限制電壓低
(3) 響應(yīng)速度快
(4) 無續(xù)流
(5) 對(duì)稱的伏安特性(即產(chǎn)品無極性)
(6) 電壓溫度系數(shù)低
三、氧化鋅壓敏電阻器應(yīng)用及注意事項(xiàng)
1、氧化鋅壓敏電阻器應(yīng)用原理
壓敏電阻器與被保護(hù)的電器設(shè)備或元器件并聯(lián)使用。當(dāng)電路中出現(xiàn)雷電過電壓或瞬態(tài)操作過電壓Vs時(shí)，壓敏電阻器和被保護(hù)的設(shè)備及元器件同時(shí)承受Vs，由于壓敏電阻器響應(yīng)速度很快，它以納秒級(jí)時(shí)間迅速呈現(xiàn)優(yōu)良非線性導(dǎo)電特性(見圖3中擊穿區(qū))，此時(shí)壓敏電阻器兩端電壓迅速下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Vs，這樣被保護(hù)的設(shè)備及元器件上實(shí)際承受的電壓就遠(yuǎn)低于過電壓Vs，從而使設(shè)備及元器件免遭過電壓的沖擊。
2、氧化鋅壓敏電阻器的參數(shù)選擇
根據(jù)被保護(hù)電源電壓選擇壓敏電阻器的規(guī)定電流下的電壓V1mA。一般選擇原則為：
對(duì)于直流回路：V1mA≥2.0VDC
對(duì)于交流回路：V1mA≥2.2V有效值
如果電器設(shè)備耐壓水平Vo較低，而浪涌能量又比較大，則可選擇壓敏電壓V1mA較低、片徑較大的壓敏電阻器;如果Vo較高，則可選擇壓敏電壓V1mA較高的壓敏電阻器，這樣既可以保護(hù)電器設(shè)備，又能延長(zhǎng)壓敏電阻使用壽命。