深入淺出常用元器件系列——壓敏電阻

　　什么是壓敏電阻

　　“壓敏電阻器”，國際電工委員會(IEC)在其標(biāo)準(zhǔn)中稱為“voltage dependent resistor”，而業(yè)界和學(xué)術(shù)界更為廣泛使用的名稱為“varistor”,即由variable和resistor兩個英文單詞組合而成的組合詞，顧名思義，壓敏電阻器是一種電阻值隨著外加電壓變化而敏感變化的電阻器，它的主要用途是異常過電壓的感知、抵制和浪涌能量的吸收。

　　從材料組成上看，壓敏電阻是由電子級粉體材料——氧化鋅、氧化鉍、氧化銻、氧化鈷、氧化錳、氧化鎳、氧化鉻等多種氧化物全成的，其中氧化鋅的含量最高，約占90%，為主基料。

　　壓敏電阻參數(shù)

　　壓敏電阻最重要的幾個參數(shù)包括：壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、響應(yīng)時間等。

　　壓敏電壓，是指外加電壓高于某個電壓后，壓敏電阻器的電阻值迅速變小的一個拐點電壓。但是這一電壓測量不便，為了參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的需要，國際電工委員會人為規(guī)定了兩個測量壓敏電壓的直流參考電流為1mA和0.1mA，將在這一電流下測量所得電壓人為規(guī)定為壓敏電壓。所以嚴(yán)格來講，壓敏電阻的手冊上所標(biāo)的壓敏電壓，已經(jīng)不是壓敏電阻的“壓敏”電壓。

　　通流容量，即最大峰值電流值(maximum peak current)，即壓敏電阻能夠承受的波形為8/20uS(業(yè)界浪涌測試標(biāo)準(zhǔn)波形)的最大浪涌電流峰值。目前壓敏電阻器的手冊中通常給出兩個能量容量的參數(shù)，一個是一次8/20uS浪涌沖擊指標(biāo)，一個是兩次8/20uS浪涌沖擊指標(biāo)。

　　結(jié)電容，壓敏電阻在導(dǎo)通前的電阻值非常大，可視為電介質(zhì)，兩個電極間存在著納法級的電容，需要格外注意。也正是由于這個原因，壓敏電阻器少用于高頻電路和數(shù)字電路中。

　　響應(yīng)時間，一般意義上是指一個器件從外界觸發(fā)到器件開始動作的時間差，但是對于壓敏電阻而言，響應(yīng)時間不是這樣定義的，這一點需要格外注意。

　　壓敏電阻與氣體放電管、TVS管的區(qū)別

　　壓敏電阻、氣體放電管、TVS管(瞬間抑制二極管)三種器件都限壓型的浪涌保護(hù)器件，都被用來在電路中用作浪涌保護(hù)，那么他們有什么之間有什么差異呢?

　　在反應(yīng)時間上，壓敏電阻介于TVS和氣體放電管之間，TVS管為皮秒級，壓敏電阻略慢，為納秒級;而氣體放電管最慢，通常為幾十個納秒甚至更多。

　　在通流容量上，壓敏電同樣介于TVS和氣體放電管之間，TVS管通常只有幾百A;而壓敏電阻按不同規(guī)格，可通過數(shù)KA到數(shù)十KA的單次8/20uS浪涌電流;而對于氣體放電管來說通常十KA級別8/20uS浪涌電流可導(dǎo)通數(shù)百次。

　　從原理上看，TVS管基于二極管雪崩效應(yīng);壓敏電阻器基于氧化鋅晶粒間的勢壘作用;而氣體放電管則是基于氣體擊穿放電。

　　在電壓范圍方面，TVS管通常為5.5V到550V;壓敏電阻的范圍較寬，可從10V到9000V;而氣體放電管可從75V到3500V。

　　壓敏電阻在防雷電路中的作用

　　壓敏電阻經(jīng)常被用于儀器設(shè)備的電源入口處進(jìn)行防雷、防浪涌設(shè)計，在此類用途中，通常將壓敏電阻與氣體放電管、熔斷器、熱敏電阻等器件一起作用，相互結(jié)合來更好的發(fā)揮作用。