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(guó)際電工委員會(huì)(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(gè)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(guò)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(jí)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(gè)參數(shù)包括：壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、響應(yīng)時(shí)間等。

　　壓敏電壓，是指外加電壓高于某個(gè)電壓后，壓敏電阻器的電阻值迅速變小的一個(gè)拐點(diǎn)電壓。但是這一電壓測(cè)量不便，為了參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的需要，國(guó)際電工委員會(huì)人為規(guī)定了兩個(gè)測(cè)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(cè)量所得電壓人為規(guī)定為壓敏電壓。所以嚴(yán)格來(lái)講，壓敏電阻的手冊(cè)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(cè)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(cè)中通常給出兩個(gè)能量容量的參數(shù)，一個(gè)是一次8/20uS浪涌沖擊指標(biāo)，一個(gè)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(gè)電極間存在著納法級(jí)的電容，需要格外注意。也正是由于這個(gè)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(shí)間，一般意義上是指一個(gè)器件從外界觸發(fā)到器件開(kāi)始動(dòng)作的時(shí)間差，但是對(duì)于壓敏電阻而言，響應(yīng)時(shí)間不是這樣定義的，這一點(diǎn)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(lái)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(shí)間上，壓敏電阻介于TVS和氣體放電管之間，TVS管為皮秒級(jí)，壓敏電阻略慢，為納秒級(jí);而氣體放電管最慢，通常為幾十個(gè)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(guò)數(shù)KA到數(shù)十KA的單次8/20uS浪涌電流;而對(duì)于氣體放電管來(lái)說(shuō)通常十KA級(jí)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(shì)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(jì)，在此類(lèi)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(lái)更好的發(fā)揮作用。