压敏电阻的分类作用及贴片压敏电阻的封装型号

压敏电阻的定义：

    “压敏电阻"是中国大陆的名词，意思是在一定电流电压范围内电阻值随电压而变，或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”, 或者叫做“Varistor"。压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。现在大量使用的"氧化锌"（ZnO）压敏电阻器，它的主体材料有二价元素（Zn）和六价元素氧（O）所构成。所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。 在中国台湾，压敏电阻器称为"突波吸收器",有时也称为“电冲击（浪涌）抑制器（吸收器）”。

压敏电阻器的应用原理
 　 压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件，可以用来 代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合。压敏电阻器可以对IC及其它设备的电路进行保护，防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流（如雷击等）而造成 对它们的损坏。使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的IC或设备电路上，当电压瞬间高于某一数值时，压敏电阻器阻值迅速下降，导通大电流，从而保护IC或 电器设备；当电压低于压敏电阻器工作电压值时，压敏电阻器阻值极高，近乎开路，因而不会影响器件或电器设备的正常工作。

保护用压敏电阻的基本性能

（1）保护特性，当冲击源的冲击强（或冲击电流Isp=Usp/Zs)不超过规定值时，压敏电阻的限制电压不允许超过被保护对象所能承受的冲击耐电压（Urp）。 　　

（2）耐冲击特性，即压敏电阻本身应能承受规定的冲击电流，冲击能量，以及多次冲击相继出现时的平均功率。 　　

（3）寿命特性有两项，一是连续工作电压寿命，即压敏电阻在规定环境温度和系统电压条件应能可靠地工作规定的时间（小时数）。二是冲击寿命，即能可靠地承受规定的冲击的次数。 　　

（4）压敏电阻介入系统后，除了起到"安全阀"的保护作用外，还会带入一些附加影响，这就是所谓"二次效应"，它不应降低系统的正常工作性能。这时要考虑的因素主要有三项，一是压敏电阻本身的电容量（几十到几万PF），二是在系统电压下的漏电流，三是压敏电阻的非线性电流通过源阻抗的耦合对其他电路的影响。

压敏电阻的分类及作用

根据使用目的的不同，可将压敏电阻区分为两大类：①保护用压敏电阻，②电路功能用压敏电阻。

1保护用压敏电阻
 （1） 区分电源保护用，还是信号线，数据线保护用压敏电阻器，它们要满足不同的技术标准的要求。
 （2） 根据施加在压敏电阻上的连续工作电压的不同，可将跨电源线用压敏电阻器可区分为交流用或直流用两种类型，压敏电阻在这两种电压应力下的老化特性表现不同。
 （3） 根据压敏电阻承受的异常过电压特性的不同，可将压敏电阻区分为浪涌抑制型，高

功率型和高能型这三种类型。
 
 ★浪涌抑制型：是指用于抑制雷电过电压和操作过电压等瞬态过电压的压敏电阻器，这种瞬态过电压的出现是随机的，非周期的，电流电压的峰值可能很大。绝大多数压敏电阻器都属于这一类。
 ★高功率型：是指用于吸收周期出现的连续脉冲群的压敏电阻器，例如并接在开关电源变换器上的压敏电阻，这里冲击电压周期出现，且周期可知，能量值一般可以计算出来，电压的峰值并不大，但因出现频率高，其平均功率相当大。
 ★高能型：指用于吸收发电机励磁线圈，起重电磁铁线圈等大型电感线圈中的磁能的压敏电压器，对这类应用，主要技术指标是能量吸收能力。
 
压敏电阻器的保护功能，绝大多数应用场合下，是可以多次反复作用的，但有时也将它做成电流保险丝那样的"一次性"保护器件。例如并接在某些电流互感器负载上的带短路接点压敏电阻。

2电路功能用压敏电阻
 

压敏电阻主要应用于瞬态过电压保护，但是它的类似于半导体稳压管的伏安特性，还使它具有多种电路元件功能，例如可用作：
 

（1）直流高压小电流稳压元件，其稳定电压可高达数千伏以上，这是硅稳压管无法达到的。（2）电压波动检测元件。
（3）直流电瓶移位元件。
（4）均压元件。
（5）荧光启动元件
 

 保护用压敏电阻的基本性能
 （1）保护特性，当冲击源的冲击强（或冲击电流Isp=Usp/Zs)不超过规定值时，压敏电阻的限制电压不允许超过被保护对象所能承受的冲击耐电压（Urp）。
 （2）耐冲击特性，即压敏电阻本身应能承受规定的冲击电流，冲击能量，以及多次冲击相继出现时的平均功率。
 （3）寿命特性有两项，一是连续工作电压寿命，即压敏电阻在规定环境温度和系统电压条件应能可靠地工作规定的时间（小时数）。二是冲击寿命，即能可靠地承受规定的冲击的次数。
 （4）压敏电阻介入系统后，除了起到"安全阀"的保护作用外，还会带入一些附加影响，这就是所谓"二次效应"，它不应降低系统的正常工作性能。这时要考虑 的因素主要有三项，一是压敏电阻本身的电容量（几十到几万PF），二是在系统电压下的漏电流，三是压敏电阻的非线性电流通过源阻抗的耦合对其他电路的影 响。

压敏电阻的过热保护及技术指标

对信号传输线路，进行ESD防护，须考虑：

（1）压敏电阻最大工作电压大于电路工作电压；

（2）压敏电阻电容量与信号传输速率相匹配，即压敏电阻在信号传 输时，对信号没有衰减；（3）压敏电阻耐ESD能力与整机要求相符。

 

对电源线路，进行感应过电压、操作过电压防护，须考虑：

（1）压敏电阻最大工作电压大 于电路工作电压；

（2）压敏电阻的最大峰值电流、能量耐量须大于电路中可能出现的感应过电压、操作过电压幅值。在电路结构、空间位置、设计成本许可的条件 下，尽可能选用电容量大或尺寸大的产品。 

实际上，任何一种片式氧化锌压敏电阻，均能进行感应过电压、操作过电压、ESD防护。

 

压敏电阻过热保护技术主要有以下几种：

　　(1)热熔保险丝技术。该技术是将用蜡保护的低熔点金属通过一定的工艺装在压敏电阻上，在压敏电阻漏电流过大，温度升高到一定程度时，低熔点金属熔断，从而将压敏电阻从电路中切除，可以有效地防止压敏电阻起火燃烧。但热熔保险丝存在可靠性问题，而且在加强热循环的环境里约只有5年可靠寿命。在热循环的环境中，热熔保险丝需定期更换以维持正常运行。

　　(2)利用弹簧拉住低熔点焊锡技术。这种技术是目前绝大多数防雷器厂家的限压型SPD采用的技术，在压敏电阻的引脚处增加一个低熔点焊锡焊接点，然后用一根弹簧将这个焊接点拉住，在压敏电阻漏电流过大，温度升高到一定程度时，焊接点的焊锡熔断，在弹簧的拉力作用下焊接点迅速分离，从而将压敏电阻从电路中切除，同时联动告警触点，发出告警信号。因为低熔点金属在受力点会流动和产生裂缝，处于弹簧拉力中的低熔点焊锡接点的焊锡同样会流动和产生裂缝，因此这种装置的最大问题是焊锡会老化，从而导致装置会无故断开。

　　(3)温度保险丝技术。该技术将压敏电阻和温度保险丝串 联封装在一起，利用热传导将漏电流在压敏电阻上产生的热量传导温度保险丝上，在温度升高至温度保险丝的设定温度时，温度保险丝熔断，将压敏电阻从电路中切 除。温度保险丝除了有同样有寿命和可靠性的问题外，利用温度保险丝对压敏电阻进行过热保护还存在以下问题：热传导路径长，响应速度过慢，热量是通过一定的 热传导介质（填充材料）、温度保险丝壳体，温度保险丝的内部填充材料，然后才传到温度保险的熔体上，因此决定了温度保险丝的响应速度教慢。

　　(4)隔离技术。该技术将压敏电阻装在一个密闭的盒体内，与其它电路相隔离，防止压敏电阻烟雾和火焰的蔓延。在各种后备保护都失灵的情况下，隔离技术也不失为一种简单而行之有效的方法，但需要占用教大的设备空间，同时也要防止烟雾和火焰从盒体引线开孔的地方冒出来。

　　(5)灌封技术。为防止压敏电阻在失效时会冒烟、起火和爆炸，一些厂商采用该技术将压敏电阻灌封起 来，但由于压敏电阻在失效时内部会出现拉弧，导致密封材料失效，并产生碳，碳的产生又会使电弧得以维持，这样往往会导致设备内部短路及熏黑，甚至导致整个 设备机房严重熏黑。实验表明：压敏电阻套热缩套管后，由于压敏电阻的散热受到影响，其最大耗散功率降低，从而影响了压敏电阻的工频电压耐受能力，从另一个角度来说，散热受到影响也会加速压敏电阻的老化，影响压敏电阻的使用寿命。

压敏电阻的选用
　　选用压敏电阻器前，应先了解以下相关技术参数：标称电压是指在规 定的温度和直流电流下，压敏电阻器两端的电压值。漏电流是指在25℃条件下，当施加最大连续直流电压时，压敏电阻器中流过的电流值。等级电压是指压敏电阻 中通过8／20等级电流脉冲时在其两端呈现的电压峰值。通流量是表示施加规定的脉冲电流（8／20μs）波形时的峰值电流。浪涌环境参数包括最大浪涌电流 Ipm（或最大浪涌电压Vpm和浪涌源阻抗Zo）、浪涌脉冲宽度Tt、相邻两次浪涌的最小时间间隔Tm以及在压敏电阻器的预定工作寿命期内，浪涌脉冲的总 次数N等。

贴片压敏电阻的封装及尺寸大小