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标题: 压敏电阻有哪些原理？ [打印本页]

作者: 深圳比创达EMC 时间: 2023-10-26 11:10
标题: 压敏电阻有哪些原理？
本帖最后由 Heaven_1 于 2023-10-26 15:44 编辑

压敏电阻是一种金属氧化物陶瓷半导体电阻器。它以氧化锌(ZnO)为基料，加入多种(一般5～10种)其它添加剂，经压制成坯体，高温烧结，成为具有晶界特性的多晶半导体陶瓷组件。氧化锌压敏电阻器的微观结构如下图1所示。

氧化锌陶瓷是由氧化锌晶粒及晶界物质组成的，其中氧化锌晶粒中掺有施主杂质而呈N型半导体，晶界物质中含有大量金属氧化物而形成大量界面态，这样每一微观单元是一个背靠背肖特基势垒，整个陶瓷就是由许多背靠背的肖特基垫垒串并联的组合体。

压敏电阻的等效电路

压敏电阻的V-I特性

当压敏电阻器遭受瞬时过电压或是浪涌时, 压敏电阻器会从稳定状态(近似开路) 转向限压状态(高导电状态)。

压敏电阻典型V-I特性曲线

1)漏电流区：又称为预击穿区，在此区域内，施加于压敏电阻器两端的电压小于其压敏电压，其导电属于热激发电子电导机理。因此，压敏电阻器相当于一个10MΩ以上的绝缘电阻(Rb远大于Rg)，这时通过压敏电阻器的阻性电流仅为微安级，可看作为开路，该区域是电路正常运行时压敏电阻器所处的状态；

2)工作区：又称为击穿区：压敏电阻器两端施加一大于压敏电压的过电压时，其导电属于隧道击穿电子电导机理(Rb与Rg相当)，其伏安特性呈优异的非线性电导特性，即：

I=C*V^α

其中I为通过压敏电阻器的电流，C为与配方和工艺有关的常数，V为压敏电阻器两端的电压，α为非线性系数，一般大于30 ，由上式可见，在击穿区，压敏电阻器端电压的微小变化就可引起电流的急剧变化，压敏电阻器正是用这一特性来抑制过电压幅值和吸收或对地释放过电压引起的浪涌能量。

3)上升区：当过电压很大，使得通过压敏电阻器的电流大于约100A/cm2时，压敏电阻器的伏安特性主要由晶粒电阻的伏安特性来决定。此时压敏电阻器的伏安特性呈线性电导特性，即：

I=V/Rg

上升区电流与电压几乎呈线性关系，压敏电阻器在该区域已经劣化，失去了其抑制过电压、吸收或释放浪涌的能量等特性。

根据压敏电阻器的导电机理，其对过电压的响应速度很快，如带引线式和专用电极产品，一般响应时间小于25纳秒。因此只要选择和使用得当，压敏电阻器对线路中出现的瞬态过电压有优良的抑制作用，从而达到保护电路中其它元件免遭过电压破坏的目的。

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