2.1.1简介
压敏电阻器简称VSR，是20世纪60年代末由日本松下公司研制成功的新一代的电子、电气设备的保护器件，具有优异的过压保护特性和典型的陶瓷制造工艺和简易的结构形式。广泛地应用在家用电器及其它电子产品中，起到过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等作用。 Figure 1压敏电阻的原理图符号
压敏电阻是一种限压型保护器件。普通电阻器遵守欧姆定律，而压敏电阻器的电压与电流则呈特殊的非线性关系。当压敏电阻器两端所加电压低于标称额定电压值时，压敏电阻器的电
二氧化碳制冷
阻值接近无穷大，内部几乎无电流流过。当压敏电阻器两端电压略高于标称额定电压时，压敏电阻器将迅速击穿导通，并由高阻状态变为低阻状态，工作电流也急剧增大。当其两端电压低于标称额定电压时，压敏电阻器又能恢复为高阻状态。。
压敏电阻器与被保护的电器设备或元器件并联使用。当电路中出现雷电过电压或瞬态操作过电压Vs时，压敏电阻器和被保护的设备及元器件同时承受Vs，由于压敏电阻器响应速度很快，它以纳秒级时间迅速呈现优良非线性导电特性，此时压敏电阻器两端电压迅速下降，远远小于Vs，这样被保护的设备及元器件上实际承受的电压就远低于过电压Vs，从而使设备及元器件免遭过电压的冲击。
压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快，比TVS管稍慢一些，一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几千pF的数量级范围，很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中，应用在交流电路的保护中时，因为其结电容较大会增加漏电流，在设计防护电路时需要充分考虑。压敏电阻的通流容量较大，但比气体放电管小。
由于压敏电阻具有正反向对称的伏安特性,因此它既可以应用于直流电路,也可以用于交流电
路。
Figure 1压敏电阻的作用示意图
2.1.2压敏电阻基本结构
如下为氧化锌压敏电阻的基本结构：
A.瓷体：氧化锌（主材料）氧化铋 、碳酸锰 、氧化锑、氧化硅等掺杂料
B.内电极：银（Ag）
C.焊点：无铅焊锡（SnAgCu）
D.外包封层：环氧树脂（阻燃等级V-0级）
E.外电极：引线（镀锡铜线、CP线）
Figure 1氧化锌压敏电阻的基本结构
2.1.3压敏电阻的分类
压敏电阻器可以按结构、制造过程、使用材料和伏安特性分类。
1)压敏电阻器按其结构可分为：结型压敏电阻器、体型压敏电阻器、单颗粒层压敏电阻器和薄膜压敏电阻器等
A.结型压敏电阻器是因为电阻体与金属电极之间的特殊接触，才具有了非线性特
B.体型压敏电阻器的非线性是由电阻体本身的半导体性质决定的；
2)压敏电阻器按其使用材料的不同可分为：氧化锌压敏电阻器、碳化硅压敏电阻器、金属氧化物压敏电阻器、锗（硅）压敏电阻器、钛酸钡压敏电阻器等多种。
3)压敏电阻器按其伏安特性可分为：对称型压敏电阻器（无极性）和非对称型压敏电阻器（有极性）。
4)它的封装形式主要有圆片形和方片形两大类，也有贴片形、大电流模块和高电压模块等。圆片形的基体直径有Ф5、Ф7、Ф10、Ф14、Ф20、Ф25、Ф32、Ф40、Ф53mm 等几个系显示器玻璃列（加上包封料的成品直径要大一些），方片形的主要是34×34mm（S34 系列）的。
2.1.4压敏电阻特性
压敏电阻的基本特性为：
A.电压非线性系数大，漏电流小，限制电压低。
B.吸收浪涌电流的工作寿命长。
C.吸收浪涌电流的能力强，可作为无间隙避雷器的特性元件。
D.压敏电压和温度特性好。
E.固有电容大，没有续流。
F.对陡峭上升的浪涌电压和响应速度快。
G.可获得任何所需的压敏电压。
压敏电阻伏安特性曲线可知分为三个区域预击穿区(J=0~10-5A/cm2) 、击穿区 J=10-5~10A/cm2）、回升区（ J>10A/cm2）。
当电压较低时，压敏电阻工作于漏电流区，呈现很大的电阻，漏电流很小；当电压升高进
入非线性区后，电流在相当大的范围内变化时，电压变化不大，呈现较好的限压特性；电压再升高，压敏电阻进入饱和区，呈现一个很小的线性电阻，由于电流很大，时间一长就会使压敏电阻过热烧毁甚至炸裂。正常使用时压敏电阻处于漏电流区，受到浪涌冲击时进入非线性区泄放浪涌电流，一般不能进入饱和区。
Figure 1压敏电阻阻值与电压的关系
Figure 1压敏电阻的伏安特性
2.1.5压敏电阻的主要参数
1)压敏电压UN(varistor voltage)
即击穿电压或阈值电压，指在规定电流下的电压值。大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值，其产品的压敏电压范围可以从10－9000V不等。可根据具体需要正确选用。
压敏电阻在其V/I特性曲线的预击穿区内有一个拐点,这个拐点对应着一个特定的拐点电压和
一个特定的拐点电流;当外加电压高于这个拐点电压,压敏电阻就进入“导通＂状态(电阻值变小);当外加电压低于这个拐点电压,压敏电阻就进入了“截止＂状态(电阻值变大).压敏电阻的最重要的特性就是电阻值随外加电压敏感变化,V/I 特性曲线中的拐点电压最能反应压敏电阻的这一重要特性,因此我们可以将拐点电压理解为压敏电阻的压敏电压UN(导通和截止两种状态之间的临界电压).由于压敏电阻是一种内部不完全均匀的陶瓷元件,即使是同一规格的压敏电阻,每只元件的拐点电流都不尽相同.为了标准化的需要,国际电工委员会（IEC）人为规定了两个测量压敏电阻拐点的直流参考电流I0－1mA 和0.1mA. 目前几乎所有的压敏电阻生产商都使用U1mA或U0.1mA来表示压敏电压。
一般V(1mA)=1.5Vp=2.2VAC，式中，Vp为电路额定电压的峰值。VAC为额定交流电压的有效值。
对直流而言在直流回路中，应当有：min(U1mA) ≥(1.6～2)Udc，式中Udc为回路中的直流额定工作电压。
ZnO压敏电阻的电压值选择是至关重要的，它关系到保护效果与使用寿命。
金属抛光轮
2)最大连续工作电压MCOV（maximum continuous operating voltage）
由于压敏电阻具有正反向对称的伏安特性,因此它既可以应用于直流电路,也可以用于交流电,最大连续工作电压MCOV 指的是压敏电阻在应用时能长期承受的最大直流电压UDC或最大交流电压有效值URMS..
压敏电阻有一个非常特殊的特性:长期的静态功率很小,而瞬间的动态功率很体内振动出去吃饭大.由于压敏电阻的静态功率很小,因此施加在压敏电阻两端的长期工作电压绝对要小于其压敏电压UN,否则压敏电阻将因不堪重负而烧毁。
如压敏电阻用于交流电路,确定URMS 的原则是:最大连续交流工作电压的峰值(1.41URMS)不大于压敏电压UN 的公差(±10％)下限值,用公式表达则为:
Figure 1压敏电阻交流供电下MCOV与输入电压的关系
如压敏电阻用于直流电路,确定UDC 的原则是:压敏电阻在UDC 作用下的功耗与其在URMS作用太阳能灯笼下的功耗大体相等或略小与其在URMS作用下的功耗,以此得出的经验公式为:
可控硅触发电路
Figure 1压敏电阻直流供电下MCOV与输入电压的关系
3)通流容量Im（(最大峰值电流/maximum peak current）
所谓通流容量，即最大脉冲电流的峰值。是环境温度25℃情况下，对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超过±10％时的最大脉冲电流值。
为了延长器件的使用寿命，ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量。然而从保护效果出发，要求所选用的通流量大一些好。
在许多情况下，实际发生的通流量是很难精确计算的。简单的讲-通流容量也称通流量，是指在规定的条件（以规定的时间间隔和次数，施加标准的冲击电流）下，允许通过压敏电阻器上的最大脉冲（峰值）电流值。一般过压是一个或一系列的脉冲波。实验压敏电阻所用的冲击波有两种，一种是为8/20μs波，即通常所说的波头为8μs波尾时间为20μs的脉冲波，另外一种为2ms的方波，如下图所示。
Figure 1试验压敏电阻所使用的冲击电流波形
Figure 1常用压敏电阻的通流量对应表
