什么是压敏电阻？了解压敏电阻的工作特性和原理

压敏电阻原理

压敏电阻是用于保护电气和电子电路的无源半导体器件。与提供过电流保护的保险丝或断路器不同，变阻器通过电压钳位提供浪涌保护。

当向电路施加高压电压时，结果通常是灾难性的，因此可变电阻在保护精密电子电路免受开关峰值和浪涌瞬态的影响方面发挥着重要作用。

瞬态过电压由不同的电路和电源产生，无论它们是由AC电源还是DC电源供电，因为它们通常在电路本身内产生，或者从外部电源传输到电路。

电路内的瞬变会使电压迅速上升，增加到数千伏，必须防止这些电压尖峰出现在精密的电子电路和组件上。

电压瞬变最常见的来源之一是L（di/dt）效应（即感应电流瞬变），该效应是由切换感应线圈和变压器的磁化电流、直流电机的切换应用以及连接荧光灯时的过电压或其他过电压引起的。瞬态源包括雷电、静电等。

在正常操作中，变阻器具有非常高的电阻（兆欧姆），并且对电路没有影响，就好像它们不存在一样。然而，如果变阻器两端的电压（无论极性如何）超过变阻器的标称值，其有效电阻将随着电压的增加而急剧下降，如图所示。

经过压敏电阻的钳位后，尖峰浪涌电压被吸收，对后级电路起到了保护作用，如下图所示：

压敏电阻在电路中的标识如下：

从图片的标识可以看出，压敏电阻的原理图符号是在电阻的基础上增加了可变的意思。

压敏电阻封装类型有直插式和贴片式。

图中图1和图2长引线式是插件型，图3和图4封装为贴片型。引线越短，寄生指数和电容就越小。在强烈冲击的情况下，变量的残余电压是恒定的，因为寄生参数的影响会导致不同的峰值电压。使用时，可以比较同一设备类型的不同封装的参数差异。变量最常见的用途是使用图1中的封装，并将其放置在电源插座处，获得更好的浪涌保护。

压敏电阻器件构造如下图所示：

从上图中可以看出，压敏电阻主要有5个部件组成：1绝缘层，2元件本体，3导电银浆，4连接条，5引脚。

压敏电阻伏安特性曲线

压敏电阻的伏安特性曲线反映了其两端电压与通过它的电流之间的关系。压敏电阻的伏安曲线如下图所示，从上图中可看出压敏电阻的伏安曲线具有对称性，比较适合交流电路中进行过电压的防护。

压敏电阻的电压特性是非线性的。根据电压的不同，压敏电阻的电压曲线可分为三个部分：漏电区、工作区和上转区。

下面对这三个区进行分别说明：

（1）漏电流区

当压敏电阻在漏电区域工作时，变阻器两端的电压较低，并且变阻器对外部具有较大的阻抗，通常处于MΩ水平。此时，变阻器只会增加电路中的泄漏电流，设备不工作。

（2）工作区

工作区域也是变阻器的非线性区域，正常工作电压下（低于Vc），伏安特性曲线几乎是垂直的。电流在大范围内变化，但是变阻器两端的电压没有显著变化，表现出良好的钳位特性，这是压敏电阻发挥作用的区间。曲线的非线性部分越陡峭，压敏电阻的保护效果越好。

（3）上转区

上转区域也称为饱和区域。随着在非线性范围内工作的变阻器所携带的电流继续增加，变阻器的电压限制特性消失，电阻急剧下降，阻抗变得非常小。因为压敏电阻由于其高功耗而产生热量，所以它最终会燃烧甚至爆炸。因此，当使用变阻器时，它不能向上到达饱和区或上转区，并且从根本上被损坏。

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压敏电阻的原理与作用

在维修现在的一些电子设备的开关电源时常常看到压敏电阻存在。那么压敏电阻究竟是一种什么电子元件呢？

压敏电阻是一种能限制电压的电阻性保护器件，并且具有非线性伏安特性。压敏电阻在电路中的主要作用就是防雷、过压保护。

图1

电子设备在电网电源输入端放入压敏电阻，遇到电网电源突然升高时，压敏电阻就会击穿短路不可修复。迫使保险丝也熔断断开，从而有效的防止过电压进入电路板。压敏电阻在输入电源电压正常的情况下阻抗非常高，对受保护的电子线路来说相当于开路，不会改变电路的设计特性。但当瞬间出现高压突破电压时，超过压敏电阻的崩溃电压，压敏电阻瞬间阻抗会变低，低到的几欧姆。

图2

压敏电阻标称电压的选取，一般而言压敏电阻与被保护的电路或设备并联使用，在电网电源电压输入正常的情况下，应该低于压敏电阻两端标称的直流电压或交流电压，即使在电源电压波动最严重的时候，也不能高于压敏电阻额定值中选择的最大连续工作电压，即选取电压或标称电压。也就是说压敏电阻的工作电压值必须高于实际电路的工作电压值。

图3

一般根据公式VmA=av/bc选择，公式中a为电路电压波动系数，一般去1.2；v为电路直流工作电压（交流电压取有效值）；b为压敏电压误差，一般取0.85；c为元件老化系数，取0.9。这样计算得出的VmA数值是直流工作电压的1.5倍，在交流状态下工作还要考虑峰值，所以计算结果还应该扩大1.414倍。

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