一文通透 | 壓敏電阻

壓敏電阻定義：

壓敏電阻"是一種具有非線性伏安特性的電阻器件(無極性)，主要用于在電路承受過壓時進行電壓鉗位，吸收多余的電流以保護敏感器件。英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡寫為“VDR”, 或者叫做“Varistor"。

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工作原理：

壓敏電阻是一種限壓型保護器件。利用壓敏電阻的非線性特征，當過電壓出現在非線性壓敏電阻兩端時，壓敏電阻可以將電壓鉗位在一個相對固定的電壓值，從而實現對后級電路的保護。具體實現過程理解：當加在壓敏電阻兩端的電壓低于其閾值電壓時，流過它的電流極小，它相當于一個阻值無窮大的電阻。也就是說當加在它上面的電壓低于其閾值時，它相當于一個斷開的開關。當加在壓敏電阻兩端的電壓高于其閾值電壓時，流過它的電流激增，它相當于一個阻值無窮小的電阻。也就是說當加在它上面的電壓高于其閾值時，它相當于一個閉合的開關。

主要作用：

壓敏電阻主要應用于雷擊、浪涌等的瞬態過電壓保護。

失效模式：

壓敏電阻會在所加電壓過大時短路。壓敏電阻承受高壓出現雪崩擊穿后會使壓敏電阻充當分流器，基于這一特性，可防止在未檢測到保護電路故障時，可能導致的負載損壞。使用壓敏電阻時，請務必選擇對重復浪涌具有重復耐久性的壓敏電阻。

怎樣測試其好壞？

使用耐壓測試儀，測試出不超過標稱值的±10%即可。

壓敏電阻實物圖及常見的原理圖符號

左側壓敏電阻實物是我們經常可以看到的（常見藍色和黃色），我們要理解上面對我們有用的信息，如上左圖，10D471K，10D是壓敏電阻尺寸的一種表示方法，表示圓形外徑時10mm；471代表壓敏電阻電壓值的表示，471表示47*10^1=470V，K代表誤差。

常見的誤差代碼

壓敏電阻的電阻體材料也是半導體，因此壓敏電阻也是一半導體電阻器的一個品種。

壓敏電阻常用基本參數

以上圖 05D180K型號參數為例說明

1、Maximum Allowable Voltage(最大連續工作電壓):

需要略低于壓敏電壓值，不然最大連續電壓在壓敏電壓值附近會影響壓敏電阻的使用壽命。

2、Varistor Voltage(@1mA DC)(壓敏電壓):

指通過規定持續時間的脈沖電流(一般為1mA 持續時間一般小于400mS)時壓敏電阻器兩端的電壓值即在1mA的時候施加直流電壓，當超過18V時，電壓鉗位在18V。

3、Clamping Voltage@Test Current(@8/20μs)(最大限制電壓):

在壓敏能承受的最大脈沖峰值電流Ip及規定波形下壓敏電阻兩端電壓峰值，即當超過40V施加1A電流，該壓敏電阻是會被損壞的。

4、Maximum Energy(@10/1000μs)(最大能量):

壓敏電阻所吸收的能量通常按下式計算 W=kIVT(J)

其中   I---流過壓敏電阻的峰值電流

         V---在電流I流過壓敏電阻時壓敏電阻兩端的電壓

         T---電流持續時間

         k---電流I的波形系數

注：2ms的方波              k=1

       8/20us波                k=1.4

       10/1000us波           k=1.4

5、Maximum Peak Current(@8/20μs)(最大峰值電流):

以特定的脈沖電流(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%以內的最大沖擊電流。

6、Rated Power(額定功率):

指壓敏電阻能夠承受規定波形的沖擊電流沖擊一次的最大能量，并且沖擊后壓敏電壓變化率不大于10%。

7、Typical Capacitance(@1KHz):

壓敏電阻的結電容一般為幾百到幾千皮法(pF)，因為其結電容較大會增加漏電流，在設計防護電路時需要充分考慮。很多情況下，不宜直接應用在高頻信號線路的保護中。

電容大小會影響信號響應時間。壓敏電阻的響應時間為納秒級,用于電力電子裝置的過電壓保護，其響應速度可以滿足要求。

注：8/20us、10/1000us示意圖

典型應用電路：

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