壓敏電阻原理及應(yīng)用

ZnO壓敏電阻實(shí)際上是一種伏安特性呈非線性的敏感元件，在正常電壓條件下，這相當(dāng)于一只小電容器，而當(dāng)電路出現(xiàn)過電壓時(shí)，它的內(nèi)阻急劇下降并迅速導(dǎo)通，其工作電流增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)，從而有效地保護(hù)了電路中的其它元器件不致過壓而損壞，它的伏安特性是對(duì)稱的，如圖(1)a 所示。這種元件是利用陶瓷工藝制成的，它的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)如圖(1)b 所示。微觀結(jié)構(gòu)中包括氧化鋅晶粒以及晶粒周圍的晶界層。氧化鋅晶粒的電阻率很低，而晶界層的電阻率卻很高，相接觸的兩個(gè)晶粒之間形成了一個(gè)相當(dāng)于齊納二極管的勢(shì)壘，這就是一壓敏電阻單元，每個(gè)單元擊穿電壓大約為3.5V，如果將許多的這種單元加以串聯(lián)和并聯(lián)就構(gòu)成了壓敏電阻的基體。串聯(lián)的單元越多，其擊穿電壓就超高，基片的橫截面積越大，其通流容量也越大。壓敏電阻在工作時(shí)，每個(gè)壓敏電阻單元都在承受浪涌電能量，而不象齊納二極管那樣只是結(jié)區(qū)承受電功率，這就是壓敏電阻為什么比齊納二極管能承受大得多的電能量的原因。

壓敏電阻在電路中通常并接在被保護(hù)電器的輸入端，如圖(2)所示。

壓敏電阻的Zv與電路總阻抗（包括浪涌源阻抗Zs）構(gòu)成分壓器，因此壓敏電阻的限制電壓為V=VsZv/(Zs+Zv)。Zv的阻值可以從正常時(shí)的兆歐級(jí)降到幾歐，甚至小于1Ω。由此可見Zv在瞬間流過很大的電流，過電壓大部分降落在Zs上，而用電器的輸入電壓比較穩(wěn)定，因而能起到的保護(hù)作用。圖(3)所示特性曲線可以說明其保護(hù)原理。直線段是總阻抗Zs，曲線是壓敏電阻的特性曲線，兩者相交于點(diǎn)Q，即保護(hù)工作點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的限制電壓為V，它是使用了壓敏電阻后加在用電器上的工作電壓。Vs為浪涌電壓，它已超過了用電器的耐壓值VL，加上壓敏電阻后，用電器的工作電壓V小于耐壓值VL，從而有效地保護(hù)了用電器。不同的線路阻抗具有不同的保護(hù)特性，從保護(hù)效果來(lái)看，Zs越大，其保護(hù)效果就越好，若Zs=0，即電路阻抗為零，壓敏電阻就不起保護(hù)作用了。圖(4)所描述的曲線可以說明Zs與保護(hù)特性之間的關(guān)系。