壓敏電阻是一種非線性伏安特性的電阻器件，主要用于電路承受過壓時(shí)進(jìn)行電壓鉗位，吸收多余的電流以保護(hù)敏感器件。壓敏電阻也稱為突波吸收器、浪涌抑制器、吸波器等，英文名稱為MOV、VDR。
圖1: 電源常用壓敏電阻器
壓敏電阻器是一種以氧化鋅為主要成分的金屬氧化物的半導(dǎo)體非線性陶瓷元件，具有電壓范圍寬、通流量大、非線性系數(shù)較大、漏電流小、伏安特性對(duì)稱、響應(yīng)時(shí)間小、工作可靠、動(dòng)作快、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
01、工作原理
當(dāng)壓敏電阻兩端所加的電壓低于標(biāo)稱額定電壓值時(shí)，壓敏電阻器的電阻值接近無窮大，其內(nèi)部幾乎無電流流過，不影響電路工作狀態(tài)。當(dāng)電路出現(xiàn)占瞬時(shí)過壓，并達(dá)到壓敏電阻導(dǎo)通電壓時(shí)，壓敏電阻擊穿導(dǎo)通，由高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，泄放由瞬態(tài)過壓導(dǎo)致的瞬時(shí)過電流，同時(shí)將瞬態(tài)過壓鉗位在安全電壓之內(nèi)，而保護(hù)后級(jí)電路免遭異常瞬時(shí)過壓而損壞。
圖2: 壓敏電阻伏安特性曲線
02、壓敏電阻的基本參數(shù)
壓敏電阻的技術(shù)參數(shù)是衡量其性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)，壓敏電阻的主要電氣參數(shù)包括：壓敏電壓、最大連續(xù)工作電壓、最大鉗位電壓、最大峰值電流（通流容量）、響應(yīng)時(shí)間、靜態(tài)電容、殘壓和殘壓比、額定功率、電壓溫度系數(shù)、脈沖電流穩(wěn)定性、溫度降額曲線、漏電流、脈沖電流降額曲線等。
- 壓敏電壓(UN)
從壓敏電阻的伏安特性曲線可以明顯看出：當(dāng)外加電壓高于拐點(diǎn)電壓，壓敏電阻進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)外加電壓低于這個(gè)拐點(diǎn)電壓，壓敏電阻進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)之間的臨界電壓，稱為壓敏電壓UN。壓敏電壓也稱擊穿電壓、崩潰電壓、閾值電壓、導(dǎo)通電壓等，它是指規(guī)定基準(zhǔn)電流下壓敏電阻兩端的電壓值，國際IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定壓敏電壓值是在1mA和0.1mA的直流電流測(cè)得。
- 最大連續(xù)工作電壓（Maximum Continuous Operating Voltage)
最大連續(xù)工作電壓指的是壓敏電阻在應(yīng)用時(shí)，能長期承受的最大直流電壓UDC或者最大交流電流電壓有效值URMS。由于壓敏電阻的靜態(tài)功率很小，因此施加在壓敏電阻兩端的長期工作電壓絕對(duì)要小于其壓敏電壓UN，否則壓敏電阻將因不堪重而燒毀。 如壓敏電阻用于交流電路，確定URMS的原則是：最大連續(xù)交流工作電壓的峰值不大于壓敏電壓UN的公差（±10%）下限值，用公式表達(dá)則為：
壓敏電阻用于直流電路，確定UDC的原則是：壓敏電阻在UDC作用下的功耗與其在URMS作用下的功耗大體相等或略小與其在URMS作用下的功耗、以此原則得出的經(jīng)驗(yàn)公式為：
- 最大鉗位電壓（Clamping Voltage）
在壓敏電阻能承受的最大脈沖峰值電流IP及規(guī)定波形下壓敏電阻兩端電壓峰值，即當(dāng)超過40V施加1A電流，該壓敏電阻是會(huì)被損壞的。所謂最大鉗位電壓是殘壓UR的一種特性特殊形式，也是考核特定規(guī)格的壓敏電阻抑制瞬態(tài)過電壓能力的特征指標(biāo)。是生產(chǎn)廠家向用戶承諾的每個(gè)規(guī)格產(chǎn)品的保護(hù)電壓水平。
- 最大峰值電流（Maximum Peak Current）
最大峰值電流也叫通流容量，通容量，是指在規(guī)定的條件下（規(guī)定的時(shí)間間隔和次數(shù)、施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流），允許通過壓敏電阻器上的最大脈沖峰值電流值。最大峰值電流的測(cè)量是以施加8/20us波形沖擊壓敏電阻器一次或兩次（每次間隔5分鐘），使的壓敏電壓變化仍在10%以內(nèi)的最大沖擊電流。
圖3: 電流波形（8/20μs)
- 結(jié)電容
結(jié)電容也稱為靜態(tài)電容，壓敏電阻在導(dǎo)通前的電阻值很大，可視為電介質(zhì)材料，兩個(gè)電極之間存在著皮法級(jí)的電容。在工頻下，如此之小的電容對(duì)被保護(hù)電路的正常工作幾乎沒有任何影響，但在高頻電路或者高速電路中，如不考慮壓敏電阻的電容量，有時(shí)會(huì)造成信號(hào)失真或產(chǎn)生諧振，生產(chǎn)廠家應(yīng)提供壓敏電阻的電容量參考數(shù)據(jù)，以供設(shè)計(jì)選型參考。
- 漏電流（Leakage Current）
即使在不導(dǎo)通的狀態(tài)下，壓敏電阻兩端仍然有一定的工作電壓存在，同時(shí)壓敏電阻在截止?fàn)顟B(tài)也不是絕緣體，壓敏電阻會(huì)在正常工作電壓的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生一定量的泄漏電流。也稱為漏電流。國際IEC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓敏電阻漏電流的定義是：環(huán)境溫度25℃時(shí)，在壓敏電阻上施加其所屬規(guī)格的最大連續(xù)直流工作電壓UDC，流過壓敏電阻的直流電流。
【重要知識(shí)點(diǎn)】
大多數(shù)廠家在規(guī)格書中都沒有規(guī)定漏電流的具體指標(biāo)，并不表示無關(guān)緊要。經(jīng)驗(yàn)表明：壓敏電阻出廠時(shí)的初始泄漏電流與壓敏電阻的壽命特性和安全性都有密切關(guān)系，比較專業(yè)的設(shè)計(jì)師都會(huì)關(guān)注漏電流。在材料配方和燒結(jié)工藝固定的情況下，漏電流適中的壓敏電阻具有較好的安全性和較長的壽命；漏電流過大通常會(huì)造成壓敏電阻發(fā)熱，發(fā)熱會(huì)引起壓敏電壓下降和漏電流加劇，如此循環(huán)最終壓敏電阻會(huì)因溫度過高而起火燃燒。
- 額定功率（Rated Power）
額定功率是指在電流脈沖群作用下，壓敏電阻能夠承受且不發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞的最大平均功率。在沒有專門的要求情況下，電流脈沖波形為8/20us，峰值電流、沖擊
次（50次改變沖擊方向），每秒鐘最大沖擊次數(shù)N按下式計(jì)算：
測(cè)試樣品的平均功率為±10%，其后在室溫中恢復(fù)，恢復(fù)時(shí)間1至2小時(shí)，恢復(fù)后壓敏電阻應(yīng)滿足下列要求：外觀檢驗(yàn)不應(yīng)有可見損傷，且標(biāo)志清楚，在規(guī)定電流下的電壓變化率不大于±10%。
圖4: 各種規(guī)格壓敏電阻的額定功率的規(guī)定值
- 溫度降額曲線
壓敏電阻的V/I特性會(huì)隨溫度發(fā)生漂移，當(dāng)使用環(huán)境溫度高于壓敏電阻限制溫度時(shí)，其性能指標(biāo)就會(huì)降低，重要指標(biāo)如下圖所示：
圖5: 各種類型壓敏電阻的溫度降額曲線
- 脈沖電流的降額曲線
當(dāng)脈沖電流的波寬不等于20us，或脈沖電流的峰值小于一次通流量時(shí)，壓敏電阻能夠承受的沖擊次數(shù)n將隨著電流波寬（等效方波持續(xù)時(shí)間）和電流峰值大小發(fā)生變化，沖擊次數(shù)與波寬和峰值之間關(guān)系曲線稱為脈沖電流降額曲線。
圖6: 壓敏電阻脈沖電流降額曲線
- 電壓溫度系數(shù)(Temperature Coefficient)
壓敏電阻非線性V/I特性曲線的預(yù)擊穿區(qū)的位置受溫度的影響較大，擊穿區(qū)受溫度的影響較小。在電流（直流）相同的情況下，壓敏電阻的電壓隨溫度的上升而下降，即壓敏電阻的電壓溫度系數(shù)為負(fù)值。
圖7: 壓敏電阻V-I特性曲線隨溫度的變化
- 電流越小，電壓隨溫度的變化越明顯：1mA以上的電壓隨溫度的變化不明顯，一般可以忽略不計(jì)，壓敏電阻UN隨溫度的變化系數(shù)稱為電壓溫度系數(shù)TC，其定義公式為：
- 殘壓UR（Residual Voltage）與殘壓比KR
殘壓UR是指特定波形的浪涌電流流入壓敏電阻器時(shí)，它兩端電壓的峰值。一般來說，流入壓敏電阻器的浪涌電流的峰值都在1mA以上，對(duì)通用壓敏電阻和防雷型壓敏電阻而言，所謂特定波形指的是8/us標(biāo)準(zhǔn)雷電流波形。應(yīng)該指出的是：在電流峰值相同的情況下，流過壓敏電阻的浪涌電流的波形參數(shù)不同，殘壓的具體測(cè)量值也會(huì)有所不同，視在前沿時(shí)間TS對(duì)殘壓護(hù)的影響比較大，TS越小殘壓UR越大。殘壓比KR的定義公式為：
殘壓比可以比較直觀地反應(yīng)出壓敏電阻限制過電壓的能力，在壓敏材料的研究工作中已得到廣泛的應(yīng)用，在防雷壓敏電阻、避雷器閥片和高能型壓敏閥片中以成為標(biāo)準(zhǔn)電性能的參數(shù)。