壓敏電阻是電源口浪涌保護(hù)的不可或缺的保護(hù)器件，它具有類似于二極管的非線性，非歐姆 電流-電壓特性。然而，與二極管相反，它在兩個橫向電流方向上具有相同的特性。傳統(tǒng)上，壓敏電阻的確是通過連接兩個整流器來構(gòu)造的，例如反并聯(lián)的氧化銅或氧化鍺整流器組態(tài)。在低電壓下，壓敏電阻具有較高的電阻，該電阻隨著電壓的升高而減小?，F(xiàn)代壓敏電阻主要基于燒結(jié)的陶瓷金屬氧化物材料，這些材料僅在微觀尺度上表現(xiàn)出方向性。這種類型通常稱為金屬氧化物壓敏電阻（MOV）。

壓敏電阻被用作電路中的控制或補(bǔ)償元件，以提供最佳工作條件或防止過大的瞬態(tài)電壓。當(dāng)用作保護(hù)設(shè)備時，它們在觸發(fā)時會將過高電壓產(chǎn)生的電流與敏感組件分流。

壓敏電阻靜態(tài)電阻

在正常工作狀態(tài)下，壓敏電阻具有很高的電阻，因此，其一部分就是通過允許較低的閾值電壓不受影響地以與齊納二極管類似的方式工作。但是，當(dāng)壓敏電阻兩端的電壓（任一極性）都超過壓敏電阻的額定值時，其有效電阻會隨著電壓的升高而大大降低。根據(jù)歐姆定律，只要R保持恒定，固定電阻器的電流-電壓（IV）特性就是一條直線。然后，電流與電阻兩端的電勢差成正比。但是壓敏電阻的IV曲線不是一條直線，因?yàn)殡妷旱奈⑿∽兓瘯痣娏鞯娘@著變化。下面給出了標(biāo)準(zhǔn)壓敏電阻的典型歸一化電壓與電流特性曲線。

壓敏電阻特性曲線

從上方我們可以看到，壓敏電阻具有對稱的雙向特性，也就是說，壓敏電阻在正弦波形的兩個方向（象限I和II）上工作，其行為類似于背對背連接的兩個齊納二極管。當(dāng)不導(dǎo)通時，IV曲線顯示為線性關(guān)系，因?yàn)榱鹘?jīng)壓敏電阻的電流保持恒定且僅在幾微安的“泄漏”電流時很低。這是由于其高電阻充當(dāng)開路，并保持恒定，直到壓敏電阻兩端的電壓（任一極性）達(dá)到特定的“額定電壓”為止。

該額定電壓或鉗位電壓是在規(guī)定的1mA直流電流下測得的壓敏電阻兩端的電壓。也就是說，在其端子上施加的直流電壓電平允許1mA的電流流過壓敏電阻的電阻體，而電阻體本身取決于其構(gòu)造中使用的材料。在此電壓電平下，壓敏電阻開始從其絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)壓敏電阻兩端的瞬態(tài)電壓等于或大于額定值時，由于其半導(dǎo)體材料的雪崩效應(yīng)，器件的電阻突然變得很小，從而將壓敏電阻變成導(dǎo)體。流經(jīng)壓敏電阻的小泄漏電流迅速上升，但其兩端的電壓被限制在剛好高于壓敏電阻電壓的水平。

換句話說，壓敏電阻通過允許更多的電流流過而自動調(diào)節(jié)其兩端的瞬態(tài)電壓，并且由于其陡峭的非線性IV曲線，它可以在狹窄的電壓范圍內(nèi)通過變化范圍很大的電流，從而消除了任何電壓尖峰。

壓敏電阻值

由于壓敏電阻在其兩個端子之間的主要導(dǎo)電區(qū)域的行為就像電介質(zhì)，因此在其鉗位電壓以下，壓敏電阻的作用就像電容器而不是電阻。每個半導(dǎo)體壓敏電阻的電容值直接取決于其面積，并且隨其厚度成反比。當(dāng)在直流電路中使用時，壓敏電阻的電容或多或少保持恒定，只要所施加的電壓不會增加到高于鉗位電壓電平，并在其最大額定連續(xù)直流電壓附近突然下降。

但是，在交流電路中，此電容會影響其IV特性的非導(dǎo)電泄漏區(qū)域中的器件的體電阻。由于它們通常與電氣設(shè)備并聯(lián)以防止過電壓，所以壓敏電阻的泄漏電阻會隨著頻率的升高而迅速下降。這種關(guān)系與頻率和所產(chǎn)生的并聯(lián)電阻，它的交流電抗Xc大致成線性關(guān)系，可以像普通電容器那樣使用通常的1 /（2π?C）來計算。然后，隨著頻率增加，其泄漏電流也增加。但是，除了基于硅半導(dǎo)體的壓敏電阻之外，還開發(fā)了金屬氧化物壓敏電阻來克服與其碳化硅表親相關(guān)的一些限制。

金屬氧化物壓敏電阻

所述金屬氧化物變阻器或MOV的簡稱，是一個電壓相關(guān)電阻器，其中電阻材料是金屬氧化物，主要按壓氧化鋅（ZnO）為陶瓷類材料。金屬氧化物壓敏電阻由大約90％的氧化鋅作為陶瓷基礎(chǔ)材料以及其他填充材料組成，用于在氧化鋅晶粒之間形成結(jié)。現(xiàn)在，金屬氧化物壓敏電阻是最常見的電壓鉗位器件，可用于各種電壓和電流。在其結(jié)構(gòu)中使用金屬氧化物意味著MOV在吸收短期電壓瞬變方面非常有效，并且具有更高的能量處理能力。

與普通壓敏電阻一樣，金屬氧化物壓敏電阻在特定電壓下開始導(dǎo)通，并在電壓降至閾值電壓以下時停止導(dǎo)通。標(biāo)準(zhǔn)碳化硅（SiC）壓敏電阻和MOV型壓敏電阻之間的主要區(qū)別在于，在正常工作條件下，流經(jīng)MOV氧化鋅材料的泄漏電流很小，而其在鉗位瞬態(tài)過程中的工作速度要快得多。MOV通常具有徑向引線和堅硬的外部藍(lán)色或黑色環(huán)氧樹脂涂層，該涂層與圓盤陶瓷電容器非常相似，可以以類似的方式物理安裝在電路板和PCB上。典型的金屬氧化物壓敏電阻的結(jié)構(gòu)如下：

金屬氧化物壓敏電阻結(jié)構(gòu)

為了為特定應(yīng)用選擇正確的MOV，希望對源阻抗和瞬態(tài)可能的脈沖功率有所了解。對于輸入的線路或相位瞬變，正確選擇MOV會比較困難，因?yàn)橥ǔｋ娫吹奶匦允俏粗?。通常，選擇MOV進(jìn)行電路電氣保護(hù)以免受電源瞬變和尖峰的影響，只是出于有根據(jù)的猜測。但是，金屬氧化物壓敏電阻的壓敏電阻電壓范圍很廣，從AC或DC約10伏到1,000伏以上，因此可以通過了解電源電壓來進(jìn)行選擇。例如，為此選擇一個MOV或硅壓敏電阻，對于其電壓，其最大連續(xù)均方根電壓額定值應(yīng)剛好高于最高預(yù)期電源電壓，例如120伏電源的均方根值為130伏，230伏電源的均方根為260伏。供應(yīng)。

壓敏電阻將采用的最大浪涌電流值取決于瞬態(tài)脈沖寬度和脈沖重復(fù)次數(shù)。可以對瞬態(tài)脈沖的寬度進(jìn)行假設(shè)，該寬度通常為20至50微秒（μs）長。如果峰值脈沖電流額定值不足，則壓敏電阻可能會過熱并損壞。因此，為了使壓敏電阻正常工作而不會發(fā)生任何故障或退化，它必須能夠快速耗散瞬態(tài)脈沖的吸收能量，并安全地返回到其預(yù)脈沖狀態(tài)。

壓敏電阻具有許多優(yōu)點(diǎn)，可用于許多不同類型的應(yīng)用中，以抑制交流或直流電源線上從家用電器，照明設(shè)備到工業(yè)設(shè)備的電源瞬變。壓敏電阻可以直接連接在電源和半導(dǎo)體開關(guān)之間，以保護(hù)晶體管，MOSFET和晶閘管橋。

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