壓敏電阻原理

壓敏電阻是用于保護電氣和電子電路的無源半導體器件。與提供過電流保護的保險絲或斷路器不同，變阻器通過電壓鉗位提供浪涌保護。

當向電路施加高壓電壓時，結果通常是災難性的，因此可變電阻在保護精密電子電路免受開關峰值和浪涌瞬態的影響方面發揮著重要作用。

瞬態過電壓由不同的電路和電源產生，無論它們是由AC電源還是DC電源供電，因為它們通常在電路本身內產生，或者從外部電源傳輸到電路。

電路內的瞬變會使電壓迅速上升，增加到數千伏，必須防止這些電壓尖峰出現在精密的電子電路和組件上。

電壓瞬變最常見的來源之一是L（di/dt）效應（即感應電流瞬變），該效應是由切換感應線圈和變壓器的磁化電流、直流電機的切換應用以及連接熒光燈時的過電壓或其他過電壓引起的。瞬態源包括雷電、靜電等。

在正常操作中，變阻器具有非常高的電阻（兆歐姆），并且對電路沒有影響，就好像它們不存在一樣。然而，如果變阻器兩端的電壓（無論極性如何）超過變阻器的標稱值，其有效電阻將隨著電壓的增加而急劇下降，如圖所示。

經過壓敏電阻的鉗位后，尖峰浪涌電壓被吸收，對后級電路起到了保護作用，如下圖所示：

壓敏電阻在電路中的標識如下：

從圖片的標識可以看出，壓敏電阻的原理圖符號是在電阻的基礎上增加了可變的意思。

壓敏電阻封裝類型有直插式和貼片式。

圖中圖1和圖2長引線式是插件型，圖3和圖4封裝為貼片型。引線越短，寄生指數和電容就越小。在強烈沖擊的情況下，變量的殘余電壓是恒定的，因為寄生參數的影響會導致不同的峰值電壓。使用時，可以比較同一設備類型的不同封裝的參數差異。變量最常見的用途是使用圖1中的封裝，并將其放置在電源插座處，獲得更好的浪涌保護。

壓敏電阻器件構造如下圖所示：

從上圖中可以看出，壓敏電阻主要有5個部件組成：1絕緣層，2元件本體，3導電銀漿，4連接條，5引腳。

壓敏電阻伏安特性曲線

壓敏電阻的伏安特性曲線反映了其兩端電壓與通過它的電流之間的關系。壓敏電阻的伏安曲線如下圖所示，從上圖中可看出壓敏電阻的伏安曲線具有對稱性，比較適合交流電路中進行過電壓的防護。

壓敏電阻的電壓特性是非線性的。根據電壓的不同，壓敏電阻的電壓曲線可分為三個部分：漏電區、工作區和上轉區。

下面對這三個區進行分別說明：

（1）漏電流區

當壓敏電阻在漏電區域工作時，變阻器兩端的電壓較低，并且變阻器對外部具有較大的阻抗，通常處于MΩ水平。此時，變阻器只會增加電路中的泄漏電流，設備不工作。

（2）工作區

工作區域也是變阻器的非線性區域，正常工作電壓下（低于Vc），伏安特性曲線幾乎是垂直的。電流在大范圍內變化，但是變阻器兩端的電壓沒有顯著變化，表現出良好的鉗位特性，這是壓敏電阻發揮作用的區間。曲線的非線性部分越陡峭，壓敏電阻的保護效果越好。

（3）上轉區

上轉區域也稱為飽和區域。隨著在非線性范圍內工作的變阻器所攜帶的電流繼續增加，變阻器的電壓限制特性消失，電阻急劇下降，阻抗變得非常小。因為壓敏電阻由于其高功耗而產生熱量，所以它最終會燃燒甚至爆炸。因此，當使用變阻器時，它不能向上到達飽和區或上轉區，并且從根本上被損壞。