目前壓敏電阻絕大多數為氧化鋅壓敏電阻，本文就不要以氧化鋅壓敏電阻來介紹原理、選型以及應用實例。

壓敏電阻的原理

ZnO壓ya敏min電dian阻zu實shi際ji上shang是shi一yi種zhong伏fu安an特te性xing呈cheng非fei線xian性xing的de敏min感gan元yuan件jian，在zai正zheng常chang電dian壓ya條tiao件jian下xia
，這zhe相xiang當dang於yu一yi隻zhi小xiao電dian容rong器qi
，而er當dang電dian路lu出chu現xian過guo電dian壓ya時shi
，它ta的de內nei阻zu急ji劇ju下xia降jiang並bing迅xun速su導dao通tong，其qi工gong作zuo電dian流liu增zeng加jia幾ji個ge數shu量liang級ji，從cong而er有you效xiao地di保bao護hu了le電dian路lu中zhong的de其qi它ta元yuan器qi件jian不bu致zhi過guo壓ya而er損sun壞huai。

它的伏安特性是對稱的
，如圖(1)a 所示。這種元件是利用陶瓷工藝製成的
，它的內部微觀結構如圖(1)b 所suo示shi。微wei觀guan結jie構gou中zhong包bao括kuo氧yang化hua鋅xin晶jing粒li以yi及ji晶jing粒li周zhou圍wei的de晶jing界jie層ceng。氧yang化hua鋅xin晶jing粒li的de電dian阻zu率lv很hen低di，而er晶jing界jie層ceng的de電dian阻zu率lv卻que很hen高gao，相xiang接jie觸chu的de兩liang個ge晶jing粒li之zhi間jian形xing成cheng了le一yi個ge相xiang當dang於yu齊qi納na二er極ji管guan的de勢shi壘lei，這zhe就jiu是shi一yi壓ya敏min電dian阻zu單dan元yuan
，每mei個ge單dan元yuan擊ji穿chuan電dian壓ya大da約yue為wei3.5V
，如ru果guo將jiang許xu多duo的de這zhe種zhong單dan元yuan加jia以yi串chuan聯lian和he並bing聯lian就jiu構gou成cheng了le壓ya敏min電dian阻zu的de基ji體ti。串chuan聯lian的de單dan元yuan越yue多duo，其qi擊ji穿chuan電dian壓ya就jiu超chao高gao，基ji片pian的de橫heng截jie麵mian積ji越yue大da
，其qi通tong流liu容rong量liang也ye越yue大da。壓ya敏min電dian阻zu在zai工gong作zuo時shi，每mei個ge壓ya敏min電dian阻zu單dan元yuan都dou在zai承cheng受shou浪lang湧yong電dian能neng量liang，而er不bu象xiang齊qi納na二er極ji管guan那na樣yang隻zhi是shi結jie區qu承cheng受shou電dian功gong率lv， 這就是壓敏電阻為什麼比齊納二極管能承受大得多的電能量的原因。


壓敏電阻在電路中通常並接在被保護電器的輸入端

，如圖(2)所示。


壓敏電阻的Zv與電路總阻抗（包括浪湧源阻抗Zs）構成分壓器
，因此壓敏電阻的限製電壓為 V=VsZv/(Zs+Zv)。Zv的阻值可以從正常時的兆歐級降到幾歐
，甚至小於1Ω。由此可見Zv在瞬間流過很大的電流，過電壓大部分降落在Zs上
， 而用電器的輸入電壓比較穩定，因而能起到的保護作用。圖(3)所示特性曲線可以說明其保護原理。直線段是總阻抗Zs，曲線是壓敏電阻的特性曲線，兩者相交 於點Q
，即保護工作點，對應的限製電壓為V，它是使用了壓敏電阻後加在用電器上的工作電壓。Vs為浪湧電壓
，它已超過了用電器的耐壓值VL
，加上壓敏電阻 後，用電器的工作電壓V小於耐壓值VL
，從而有效地保護了用電器。不同的線路阻抗具有不同的保護特性
，從保護效果來看，Zs越大，其保護效果就越好
，若 Zs=0
，即電路阻抗為零
，壓敏電阻就不起保護作用了。圖(4)所描述的曲線可以說明Zs與保護特性之間的關係。 [page]
壓敏電阻的設計與選型   

壓敏電阻的選用原則：瞻前顧後，符合標準
，折中考慮
，實驗為準。具體來說，瞻前需考慮到：係統電壓正常波動範圍的上限值，故障套件下的最高暫態電壓及其持續時間；衝擊源的衝擊電壓峰值和源阻抗（或衝擊電流），衝擊的時間寬度及頻率等；顧後即考慮到：被保護對象的耐壓水平；被保護對象允許的壓敏電阻的固有電容和阻性漏電流。

瞻前顧後的基本要求為：在預期的衝擊源的最大衝擊電壓下，壓敏電阻的限製電壓
，應低於被保護對象的衝擊耐壓值；在係統電壓正常波動範圍的上限值和故障以及最高環境溫度條件下，壓敏電阻的預期工作壽命時間應大於設計要求值；壓ya敏min電dian阻zu的de通tong流liu量liang
，額e定ding能neng量liang，功gong耗hao應ying大da於yu衝chong擊ji源yuan預yu訂ding的de最zui大da衝chong擊ji電dian流liu，衝chong擊ji能neng量liang和he平ping均jun功gong耗hao，在zai規gui定ding條tiao件jian下xia，壓ya敏min電dian阻zu的de衝chong擊ji壽shou命ming次ci數shu應ying大da於yu壽shou命ming期qi內nei衝chong擊ji源yuan的de衝chong擊ji次ci數shu；在係統電壓和衝擊源發生超過預期值的異常情況時，壓敏電阻不會起火，不會發生危及鄰近元器件的爆裂，且沒有導致點擊的危險；壓敏電阻的電容量和非線性電流對被保護對象或係統的影響

，應在允許的範圍內。

符合標準即符合相關的安規測試。 折zhe中zhong考kao慮lv即ji在zai壓ya敏min電dian阻zu應ying用yong中zhong，有you些xie要yao求qiu是shi互hu相xiang矛mao盾dun的de，因yin此ci要yao折zhe中zhong考kao慮lv，例li如ru限xian製zhi電dian壓ya和he電dian壓ya壽shou命ming對dui壓ya敏min電dian壓ya的de要yao有you時shi是shi矛mao盾dun的de，保bao護hu的de可ke靠kao度du與yu保bao護hu的de成cheng本ben有you時shi是shi矛mao盾dun的de。

實(shi)驗(yan)為(wei)準(zhun)即(ji)在(zai)選(xuan)定(ding)壓(ya)敏(min)電(dian)壓(ya)後(hou)，還(hai)需(xu)在(zai)現(xian)場(chang)作(zuo)用(yong)條(tiao)件(jian)下(xia)或(huo)者(zhe)盡(jin)可(ke)能(neng)的(de)接(jie)近(jin)真(zhen)實(shi)情(qing)況(kuang)來(lai)模(mo)擬(ni)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)進(jin)行(xing)實(shi)驗(yan)驗(yan)證(zheng)
，在(zai)驗(yan)證(zheng)中(zhong)需(xu)檢(jian)測(ce)在(zai)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)下(xia)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)對(dui)被(bei)保(bao)護(hu)對(dui)象(xiang)的(de)影(ying)響(xiang)程(cheng)度(du)是(shi)否(fou)在(zai)允(yun)許(xu)的(de)範(fan)圍(wei)，進(jin)行(xing)模(mo)擬(ni)衝(chong)擊(ji)實(shi)驗(yan)以(yi)檢(jian)驗(yan)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)性(xing)能(neng)是(shi)否(fou)滿(man)足(zu)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)。

一般地說，壓敏電阻器常chang常chang與yu被bei保bao護hu器qi件jian或huo裝zhuang置zhi並bing聯lian使shi用yong
，在zai正zheng常chang情qing況kuang下xia
，壓ya敏min電dian阻zu器qi兩liang端duan的de直zhi流liu或huo交jiao流liu電dian壓ya應ying低di於yu標biao稱cheng電dian壓ya
，即ji使shi在zai電dian源yuan波bo動dong情qing況kuang最zui壞huai時shi
，也ye不bu應ying高gao於yu額e定ding值zhi中zhong選xuan擇ze的de最zui大da連lian續xu工gong作zuo電dian壓ya，該gai最zui大da連lian續xu工gong作zuo電dian壓ya值zhi所suo對dui應ying的de標biao稱cheng電dian壓ya值zhi即ji為wei選xuan用yong值zhi。

又如在AC220V線間使用（暫不考慮能量和耐量）,設電源電壓波動係數為0.8～1.3

，在最壞情況下
，壓敏電阻器兩端的電壓可達220×1.3=286V，從額定值可以查出應選擇的壓敏電阻規格為471K。對於普通一次電源，如果輸入電壓範圍Vin=85-264Vac，依照我司壓敏電阻電壓降額要求0.9,可知電壓可達264/0.9=293Vac, 即至少選取300Vac（471K）
；

值得注意的是：第一，必須保證在電壓波動最大的時候，連續工作電壓也不允許超過最大允許值，否則將縮短了壓敏電阻器的使用壽命；

第di二er，在zai電dian源yuan線xian與yu大da地di使shi用yong壓ya敏min電dian阻zu時shi，有you時shi由you於yu接jie觸chu不bu良liang而er使shi線xian與yu地di之zhi間jian電dian壓ya上shang升sheng，所suo以yi通tong常chang采cai用yong比bi線xian與yu線xian間jian使shi用yong場chang合he更geng高gao壓ya敏min電dian壓ya的de壓ya敏min電dian阻zu；

第三，壓敏電阻的壽命特性有兩項，一是連續工作電壓壽命，即壓敏電阻在規定環境溫度和係統電壓條件應能可靠地工作規定的時間（小時數）。二是衝擊壽命
，即能可靠地承受規定的衝擊的次數
；

第四
，在應用中，壓敏電阻器所吸收的浪湧電流要小於產品的最大通流量，以使產品有較長的工作壽命
；

第五，壓敏電阻介入係統後，除了起到"安全閥"的保護作用外，還會帶入一些附加影響，這就是所謂"二次效應"
，它不應降低係統的正常工作性能。這時要考慮的因素主要有三項

，一是壓敏電阻本身的電容量（幾十到幾萬PF），二是在係統電壓下的漏電流，三是壓敏電阻的非線性電流通過源阻抗的耦合對其他電路的影響。

對於過壓保護方麵的應用
，壓敏電壓值應大於實際電路的電壓值，一般應使用下式進行選擇：

V1.0mA＝av／bc

式中：a為電路電壓波動係數，一般取1.2
；v為電路直流工作電壓（交流時為有效值）

；b為壓敏電壓誤差，一般取0.85
；c為元件的老化係數，一般取0.9
； 這樣計算得到的V1.0mA實際數值是直流工作電壓的1.5倍，在交流狀態下還要考慮峰值，因此計算結果應擴大1.414倍。

另外，選用時還必須注意：必須保證在電壓波動最大時
，連續工作電壓也不會超過最大允許值，否則將縮短壓敏電阻的使用壽命；在(zai)電(dian)源(yuan)線(xian)與(yu)大(da)地(di)間(jian)使(shi)用(yong)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)時(shi)，有(you)時(shi)由(you)於(yu)接(jie)地(di)不(bu)良(liang)而(er)使(shi)線(xian)與(yu)地(di)之(zhi)間(jian)電(dian)壓(ya)上(shang)升(sheng)
，所(suo)以(yi)通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)比(bi)線(xian)與(yu)線(xian)間(jian)使(shi)用(yong)場(chang)合(he)更(geng)高(gao)標(biao)稱(cheng)電(dian)壓(ya)的(de)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)器(qi)；壓敏電阻所吸收的浪湧電流應小於產品的最大通流量。

設計
，選型，替代注意：設計選型時選取合適壓敏電壓，使用電壓
，通流量的壓敏電阻，並需考慮到降額要求
，目前我司的壓敏電阻最大工作電壓降額要求為90%.
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壓敏電阻的失效模式

壓敏電阻的失效模式有三種方式：

第一種劣化，表現在漏電流增大，壓敏電壓顯著下降，直至為零。

第di二er種zhong炸zha裂lie，若ruo過guo電dian壓ya引yin起qi的de浪lang湧yong能neng量liang太tai大da
，超chao過guo了le選xuan的de壓ya敏min電dian阻zu器qi極ji限xian的de承cheng受shou能neng力li，則ze壓ya敏min電dian阻zu器qi在zai抑yi製zhi過guo電dian壓ya時shi將jiang會hui發fa生sheng陶tao瓷ci炸zha裂lie現xian象xiang。

第三種穿孔，若過電壓峰值特別高，導致壓敏電阻器的失效模式絕大部分表現為劣化各穿孔（短路），解決的辦法為在使用壓敏電阻器時
，與之串聯一個合適的斷路器或者保險絲
，避免短路引起事故。

總結來說
，壓敏電阻在吸收突波時
，發生崩潰電壓降低時
，將使其工作電流過大直至燒毀
；發生爆裂（封裝層裂開，引線與陶瓷體分離）時，將斷路
，從而使保護失效；發生此片短路時將使其燒毀。當壓敏電阻的使用環境或者濕度過高時，將使其劣化（崩潰電壓降低），從而使其工作電流過大直至燒毀或短路。當壓敏電阻的使用電壓超過額定工作電壓時
，將使其劣化（崩潰電壓降低），從而使其工作電流過大直至燒毀或短路。

對於壓敏電阻起火燃燒的失效現象，大體上可分為老化失效和暫態過電壓破壞兩種類型。

①老化失效
，這是指電阻體的低阻線性化逐步加劇，漏電流惡性增加且集中流入薄弱點，薄弱點材料融化

，形1k左(zuo)右(you)的(de)短(duan)路(lu)孔(kong)後(hou)，電(dian)源(yuan)繼(ji)續(xu)推(tui)動(dong)一(yi)個(ge)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)流(liu)灌(guan)入(ru)短(duan)路(lu)點(dian)
，形(xing)成(cheng)高(gao)熱(re)而(er)起(qi)火(huo)。這(zhe)種(zhong)事(shi)故(gu)通(tong)常(chang)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)與(yu)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)串(chuan)聯(lian)的(de)熱(re)熔(rong)接(jie)點(dian)來(lai)避(bi)免(mian)。熱(re)熔(rong)接(jie)點(dian)應(ying)與(yu)電(dian)阻(zu)體(ti)有(you)良(liang)好(hao)的(de)熱(re)耦(ou)合(he)
，當(dang)最(zui)大(da)衝(chong)擊(ji)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)時(shi)不(bu)會(hui)斷(duan)開(kai)，但(dan)當(dang)溫(wen)度(du)超(chao)過(guo)電(dian)阻(zu)體(ti)上(shang)限(xian)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)時(shi)即(ji)斷(duan)開(kai)。研(yan)究(jiu)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)
， 若壓敏電阻存在著製造缺陷，易發生早期失效
， 強度不大的電衝擊的多次作用
，也會加速老化過程，使老化失效提早出現。

②暫(zan)態(tai)過(guo)電(dian)壓(ya)破(po)壞(huai)
，這(zhe)是(shi)指(zhi)較(jiao)強(qiang)的(de)暫(zan)態(tai)過(guo)電(dian)壓(ya)使(shi)電(dian)阻(zu)體(ti)穿(chuan)孔(kong)
，導(dao)致(zhi)更(geng)大(da)的(de)電(dian)流(liu)而(er)高(gao)熱(re)起(qi)火(huo)。整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)在(zai)較(jiao)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)發(fa)生(sheng)
，以(yi)至(zhi)電(dian)阻(zu)體(ti)上(shang)設(she)置(zhi)的(de)熱(re)熔(rong)接(jie)點(dian)來(lai)不(bu)及(ji)熔(rong)斷(duan)。在(zai)三(san)相(xiang)電(dian)源(yuan)保(bao)護(hu)中(zhong)，N-PExianzhijiandeyamindianzuqishaohuaiqihuodeshigugailvjiaogao，duoshushishuyuzheyizhongqingkuang。xiangyingdeduicejizhongzaiyamindianzusunhuaihoubuqihuo。yixieyamindianzudeyingyongjishuziliaozhong，tuijianyuyamindianzuchuanliandianliurongsi（保險絲）進行保護。

壓敏電阻應用實例分析

電源係統的過電壓防護依據線路絕緣結構理論及IEC61312
、IEC664-1、IEC61643、GB50097-1994（2000年版）等標準，對建築物和電氣設備（如第三類防雷建築物）進行感應過電壓防護的絕緣結構，如圖5所示。


從圖1可以看出，在220V/380V線路中的每一區域，都應該在其前麵並聯氧化鋅壓敏電阻器或過電壓保護器，雷電感應過電壓能量將通過逐級的防雷器件吸 收和釋放到大地中，達到保護線路和設備免受雷電破壞的目的
；雖然應用於Ⅳ、Ⅲ區域的過電壓保護器具有自身劣化斷開電源的功能
，但考慮到不同的接地狀況，還應與過電壓保護器串聯合適的熔斷器或空氣開關。

信號線的過電壓防護

隨著信息技術的高速發展
，通信網絡、數據網絡和計算機網絡係統中的重要設備更易被雷電感應過電壓破壞，因此數據信號線路的過電壓防護迫在眉睫


，隨之產生了 由線路結構決定的計算機串口
、數據線和同軸電纜專用的過電壓保護器。這些防護元件一般由三極放電管與快速嵌位二極管相結合的兩級保護組成
，額定脈衝電流大 於5kA（8μs/20μs）
，響應時間小於1ns，具有很低的工作電壓、很高的使用頻率和傳速頻率、很低的插入損耗。

更多應用實例：

1、實例講解：壓敏電阻在燈具電子線路中的應用
http://0-fzl.cn/cp-art/80020288?page=1

2、壓敏電阻及過壓保護器在雷電防護中的應用
http://0-fzl.cn/cp-art/80020408