壓敏電阻器在電路中的作用及電路符號圖

    壓敏電阻器簡稱“VSR”，是20世紀(jì)70年代開發(fā)出來的一種對電壓變化十分敏感的非線性過電壓保護(hù)半導(dǎo)體器件。壓敏電阻器的電阻僮會隨著電壓的增加而急劇下降，具有限壓型伏安特性，可廣泛應(yīng)用于抑制和吸收各種電子及電氣電路中存在的過電壓信號。由于普通壓敏電阻器屬于無極性兩端過電壓保護(hù)器件，所以無論是應(yīng)用于交流電路還是直流電路，只需將其并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備的電源輸入端或相關(guān)元器件的兩端，即可達(dá)到各種過電壓保護(hù)目的。

    壓敏電阻器具有溫度系數(shù)小，電壓范圍寬、抑制過電壓（或耐浪涌電流）能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、壽命長、體積小、價格便宜等優(yōu)點，目前在各種電子、電氣設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。氧化鋅( ZnO)壓敏電阻器是一種最常用的壓敏電阻器。

    結(jié)構(gòu)及特點

    常見壓敏電阻器的基本結(jié)構(gòu)如圖32-1所示，它采用典型的半導(dǎo)體陶瓷工藝制作。其核心材料為氧化鋅（或碳化硅、鈦酸鋇等），而氧化鋅的微觀結(jié)構(gòu)中又包括氧化鋅晶粒和晶粒周圍的晶界層。氧化鋅晶粒的電阻率很低，而晶界層的電阻率卻很高，晶粒與晶界層的接觸面之間形成一個相當(dāng)于齊納二極管的勢壘，構(gòu)成一個壓敏單元。每個單元的擊穿電壓大約為3.5V。壓敏電阻器內(nèi)許許多多的這種單元進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)，便構(gòu)成了壓敏電阻器的基體。串聯(lián)的單元越多，其擊穿電壓就越高；基片的橫截面積越大，相當(dāng)于并聯(lián)的導(dǎo)電路徑越多，其允許通過的電流（通流容量）也越大。壓敏電阻器在工作時，每個壓敏電阻單元都能承擔(dān)浪涌能量，也就是說整個電阻體都能承擔(dān)能量，這不像半導(dǎo)體穩(wěn)壓二極管（齊納二極管）那樣只是結(jié)區(qū)承受電功率，這就是壓敏電阻器為什么比半導(dǎo)體穩(wěn)壓二極管能承受大得多的通過電流，并且吸收能量的原因。

    壓敏電阻器的伏安特性曲線如圖32-2所示。我們知道，普通電阻器兩端接上電壓時，流過電阻器的電流與所加電壓的關(guān)系成正比（即遵從歐姆定律），其伏安特性呈線性。但壓敏電阻器截然不同，它的伏安特性不遵從歐姆定律，而是呈特殊的非線性關(guān)系。當(dāng)壓敏電阻器兩端所加電壓在標(biāo)稱電壓（臨界數(shù)值）以內(nèi)時，其電阻值幾乎為無窮大，僅有微安級（≤50μA）的電流通過，器件處于高電阻狀態(tài)；而當(dāng)其兩端的電壓超過標(biāo)稱電壓后，一個小的電壓增量會引起一個大的電流增加，此時電阻值急劇下降，器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，其工作電流可猛增至數(shù)十至上千安培(A)，而反應(yīng)時間僅為納秒(ns)或毫秒(ms)級。只要壓敏電阻器的工作狀態(tài)不超過極限值，則在其兩端電壓回落至標(biāo)稱電壓值以下時，它的電阻值又會恢復(fù)到接近無窮大。

    壓敏電阻器在國外又被稱為“斬波器”、“限幅器”等，我國臺灣地區(qū)還被稱為“突波吸收器”，這是從其實際用途得名的。利用壓敏電阻器的限壓特性，可以限制被保護(hù)電路自身或外部侵入的異常沖擊電壓，并可抑制浪涌電流，以保護(hù)電路中的元器件不被損壞，例如，當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)疊加有過電壓脈沖時，若接上合適的壓敏電阻器，則過電壓峰值波形將會被削平，并被限制在一定的幅度內(nèi)。又如，在電話機(jī)進(jìn)線的兩端并接上合適的壓敏電阻器，可起到瞬態(tài)過電壓保護(hù)作用，能夠有效防止雷電等對電話機(jī)造成的損害。與其他過壓保護(hù)器件相比，壓敏電阻器具有抑制過電壓能力強(qiáng)、響應(yīng)速率快、漏電流小等優(yōu)點，而且其體積小、可靠性高、價格低廉，因此被廣泛應(yīng)用于各種電子、電氣電路中，作為過電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護(hù)半導(dǎo)體元器件等使用。

    外形和種類

    常見壓敏電阻器外形比較單一，如按安裝方式不同區(qū)分，可分為圖32-3所示的插接式和貼片式兩大類。大多數(shù)插接式壓敏電阻器的外形與高壓圓片形瓷介電容器的外形非常相似，區(qū)別在于壓敏電阻器的扁圓片往往顯得稍厚一些。

    壓敏電阻器的種類很多，按其結(jié)構(gòu)不同可分為：體型壓敏電阻器（其伏安特性的非線性主要是由電阻體本身的半導(dǎo)體性質(zhì)形成）、結(jié)型壓敏電阻器（其非線性主要由電阻體與金屬電極間的非歐姆接觸形成）、膜狀壓敏電阻器等。按其材料來分類，可分為氧化鋅壓敏電阻器、碳化硅壓敏電阻器、鈦酸鋇壓敏電阻器、金屬氧化物壓敏電阻器等。按其伏安特性可分為無極性（對稱型）和有極性（非對稱型）壓敏電阻器。

    常用的壓敏電阻器幾乎全是氧化鋅體型壓敏電阻器，它是一種具有電壓電流對稱特性的無極性壓敏電阻器。這種產(chǎn)品主要用來保護(hù)各種電子產(chǎn)品或組件免于受開關(guān)或雷擊誘發(fā)所產(chǎn)生的“突波”影響，其非線性指數(shù)的特性與用途的多樣性，以及可以廉價批量生產(chǎn)等優(yōu)點，使其得到廣泛應(yīng)用。

    主要參數(shù)

    壓敏電阻器的參數(shù)有標(biāo)稱電壓、通流容量、允許誤差、漏電流、殘壓比、電壓比、電壓（電流）溫度系數(shù)、電壓非線性系數(shù)、靜態(tài)電容量、額定功率等多種，業(yè)余制作或維修時只需要掌握以下3項參數(shù)即可。

   ①標(biāo)稱電壓(U1mA)。也稱壓敏電壓、擊穿電壓或閾值電壓，它是指壓敏電阻器通過1mA直流電流時，在其兩端所施加的電壓值。常用U1mA表示，其單位是伏特(V)。當(dāng)加到壓敏電阻器兩端的電壓超過標(biāo)稱電壓時，壓敏電阻器的阻值將會急劇減小。

    ②通流容量。也稱通流量，是指在規(guī)定的條件（以規(guī)定的時間間隔和次數(shù)，施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流）下，允許通過壓敏電阻器上的最大脈沖（峰值）電流值。實際使用時，要求短時間（幾微秒至幾毫秒）內(nèi)流過壓敏電阻器的最大脈沖（峰值）電流不得超過通流容量。

    ③漏電流。也稱等待電流，是指在壓敏電阻器兩端加有75%標(biāo)稱電壓時，通過壓敏電阻器的直流電流。壓敏電阻器的漏電流通常小于50μA。該值實際上反映了壓敏電阻器在接入電路后，平時所消耗的功率大小。很顯然，漏電流越小越好。

    型號命名

    國產(chǎn)壓敏電阻器的型號命名遵循了敏感電阻器（包括光敏電阻器、熱敏電阻器、濕敏電阻器、氣敏電阻器、力敏電阻器、磁敏電阻器等）的統(tǒng)一命名規(guī)則，其型號一般由4部分組成，格式和含義如圖32-4所示。第1部分用漢語拼音字母“M”表示“敏感電阻器”。第2部分用漢語拼音字母“Y”表示“壓敏電阻器”。第3部分用漢語拼音字母表示用途或特征，如“L”表示防雷用、“H”表示滅弧用、“E”表示消噪用、“B”表示補(bǔ)償用、“C”表示消磁用、“G”表示高壓保護(hù)用、“M”表示防靜電用、“W”表示穩(wěn)壓用、“K”表示高可靠型、“N”表示高能型、“P”表示高頻型、“T”表示特殊型、“Z”表示組合型等。注意，有些通用型產(chǎn)品省略了該部分字母。第4部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示產(chǎn)品序號，有的在序號的后面還標(biāo)有標(biāo)稱電壓、通流容量、尺寸（如扁圓片電阻體的直徑）、電壓誤差（用字母表示）等。例如：MYLl-1型表示防雷用壓敏電阻器，其序號為1-1；MY31-270/3型表示標(biāo)稱電壓為270V、通流容量為3kA的普通壓敏電阻器，其序號為31。