氧化鋅壓敏電阻器的原理簡介與使用
氧化鋅壓敏電阻器的原理簡介與使用“壓敏電阻是中國大陸的名詞，意思是在一定電流電壓范圍內電阻值隨電壓而變，或者是說電阻值對電壓敏感的阻器。相應的英文名稱叫“voltage dependent resistor”簡寫為“vdr”。
壓敏電阻器的電阻體材料是半導體，所以它是半導體電阻器的一個品種。現在大量使用的氧化鋅（zno）壓敏電阻器，它的主體材料有二價元素（zn）和六價元素氧（o）所構成。所以從材料的角度來看，氧化鋅壓敏電阻器是一種“ⅱ-ⅵ族氧化物半導體”。
在中國臺灣，壓敏電阻器是按其用途來命名的，稱為突波吸收器。壓敏電阻器按其用途有時也稱為“電沖擊（浪涌）抑制器（吸收器）”。
一、氧化鋅壓敏電阻器微觀結構及特性
氧化鋅壓敏電阻器是一種以氧化鋅為主體、添加多種金屬氧化物、經典型的電子陶瓷工藝制成的多晶半導體陶瓷元件。它的微觀結構如圖1所示。氧化鋅陶瓷是由氧化鋅晶粒及晶界物質組成的，其中氧化鋅晶粒中摻有施主雜質而呈n型半導體，晶界物質中含有大量金屬氧化物形成大量界面態，這樣每一微觀單元是一個背靠背肖特基勢壘，整個陶瓷就是由許多背靠背肖特基墊壘串并聯的組合體。圖2是壓敏電阻器的等效電路。
氧化鋅壓敏電阻器的典型v-i特性曲線如圖3所示：
預擊穿區：在此區域內，施加于壓敏電阻器兩端的電壓小于其壓敏電壓，其導電屬于熱激發電子電導機理。因此，壓敏電阻器相當于一個10mω以上的絕緣電阻(rb遠大于rg)，這時通過壓敏電阻器的阻性電流僅為微安級，可看作為開路。該區域是電路正常運行時壓敏電阻器所處的狀態。
擊穿區：壓敏電阻器兩端施加一大于壓敏電壓的過電壓時，其導電屬于隧道擊穿電子電導機理(rb與rg相當)，其伏安特性呈優異的非線性電導特性，即：
i=cvα
其中：i通過壓敏電阻器的電流、c與配方和工藝有關的常數、v壓敏電阻器兩端的電壓、α為非線性系數，一般大于30
由上式可見，在擊穿區，壓敏電阻器端電壓的微小變化就可引起電流的急劇變化，壓敏電阻器正是用這一特性來抑制過電壓幅值和吸收或對地釋放過電壓引起的浪涌能量。
上升區：當過電壓很大，使得通過壓敏電阻器的電流大于約100a/cm2時，壓敏電阻器的伏安特性主要由晶粒電阻的伏安特性來決定。此時壓敏電阻器的伏安特性呈線性電導特性，即：
i=v/rg
上升區電流與電壓幾乎呈線性關系，壓敏電阻器在該區域已經劣化，失去了其抑制過電壓、吸收或釋放浪涌的能量等特性。
根據壓敏電阻器的導電機理，其對過電壓的響應速度很快，如帶引線式和專用電極產品，一般響應時間小于25納秒。因此只要選擇和使用得當，壓敏電阻器對線路中出現的瞬態過電壓有優良的抑制作用，從而達到保護電路中其它元件免遭過電壓破壞的目的。
二、特點
(1) 通流容量大
(2) 限制電壓低
(3) 響應速度快
(4) 無續流
(5) 對稱的伏安特性(即產品無極性)
(6) 電壓溫度系數低
三、氧化鋅壓敏電阻器應用及注意事項
1、氧化鋅壓敏電阻器應用原理
壓敏電阻器與被保護的電器設備或元器件并聯使用。當電路中出現雷電過電壓或瞬態操作過電壓vs時，壓敏電阻器和被保護的設備及元器件同時承受vs，由于壓敏電阻器響應速度很快，它以納秒級時間迅速呈現優良非線性導電特性(見圖3中擊穿區)，此時壓敏電阻器兩端電壓迅速下降，遠遠小于vs，這樣被保護的設備及元器件上實際承受的電壓就遠低于過電壓vs，從而使設備及元器件免遭過電壓的沖擊。
2、氧化鋅壓敏電阻器的參數選擇
根據被保護電源電壓選擇壓敏電阻器的規定電流下的電壓v1ma。一般選擇原則為：
對于直流回路：v1ma≥2.0vdc
對于交流回路：v1ma≥2.2v有效值
如果電器設備耐壓水平vo較低，而浪涌能量又比較大，則可選擇壓敏電壓v1ma較低、片徑較大的壓敏電阻器；如果vo較高，則可選擇壓敏電壓v1ma較高的壓敏電阻器，這樣既可以保護電器設備，又能延長壓敏電阻使用壽命。
3、氧化鋅壓敏電阻器的使用方法
壓敏電阻器是一種無極性過電壓保護元件，無論是交流還是直流電路，只需將壓敏電阻器與被保護電器設備或元器件并聯即可達到保護設備的目的(如圖4所示)
當過電壓幅值高于規定電流下的電壓，過電流幅值小于壓敏電阻器的峰值電流時(若無壓敏電阻器足以使設備元器件破壞)，壓敏電阻器處于擊穿區，可將過電壓瞬時限制在很低的幅值上，此時通過壓敏電阻器的浪涌電流幅值不大(<100a/cm2),不足以對壓敏電阻器產生劣化；當過電壓幅值很高時，壓敏電阻器將過電壓限制在較低的水平上(小于設備的耐壓水平)，同時通過壓敏電阻器的沖擊電流很大，使壓敏電阻器性能劣化即將失效，這時通過熔斷器的電流很大，熔斷器斷開，這樣既可使電器設備、元器件免受過電壓沖擊，也可避免由于壓敏電阻器的劣化擊穿造成線路l-n、l-pe之間短路(推薦的熔斷器規格見表1)。
壓敏電阻器在電路的過電壓防護中，如果正常工作在圖3的預擊穿區和擊穿區，理論上是不會損壞的。但由于壓敏電阻器要長期承受電源電壓，電路中暫態過電壓、超能量過電壓隨機的不斷沖擊及吸收電路儲能元件釋放能量，因此，壓敏電阻器也是會損壞的，它的壽命根據所在電路經受的過電壓幅值和能量的不同而不同。
四、應用類型
不同的使用場合，應用壓敏電阻的目的，作用在壓敏電阻上的電壓/電流應力并不相同，因而對壓敏電阻的要求也不相同，注意區分這種差異，對于正確使用是十分重要的。
根據使用目的的不同，可將壓敏電阻區分為兩大類：①保護用壓敏電阻，②電路功能用壓敏電阻。
①保護用壓敏電阻
（1） 區分電源保護用，還是信號線，數據線保護用壓敏電阻器，它們要滿足不同的技術標準的要求。
（2） 根據施加在壓敏電阻上的連續工作電壓的不同，可將跨電源線用壓敏電阻器可區分為交流用或直流用兩種類型，壓敏電阻在這兩種電壓應力下的老化特性表現不同。
（3） 根據壓敏電阻承受的異常過電壓特性的不同，可將壓敏電阻區分為浪涌抑制型，高功率型和高能型這三種類型。
★浪涌抑制型：是指用于抑制雷電過電壓和操作過電壓等瞬態過電壓的壓敏電阻器，這種瞬態過電壓的出現是隨機的，非周期的，電流電壓的峰值可能很大。絕大多數壓敏電阻器都屬于這一類。
★高功率型：是指用于吸收周期出現的連續脈沖群的壓敏電阻器，例如并接在開關電源變換器上的壓敏電阻，這里沖擊電壓周期出現，且周期可知，能量值一般可以計算出來，電壓的峰值并不大，但因出現頻率高，其平均功率相當大。
★高能型：指用于吸收發電機勵磁線圈，起重電磁鐵線圈等大型電感線圈中的磁能的壓敏電壓器，對這類應用，主要技術指標是能量吸收能力。
壓敏電阻器的保護功能，絕大多數應用場合下，是可以多次反復作用的，但有時也將它做成電流保險絲那樣的一次性保護器件。例如并接在某些電流互感器負載上的帶短路接點壓敏電阻。
②電路功能用壓敏電阻
壓敏電阻主要應用于瞬態過電壓保護，但是它的類似于半導體穩壓管的伏安特性，還使它具有多種電路元件功能，例如可用作：
（1）直流高壓小電流穩壓元件，其穩定電壓可高達數千伏以上，這是硅穩壓管無法達到的。
（2）電壓波動檢測元件。
（3）直流電瓶移位元件。
（4）均壓元件。
（5）熒光啟動元件
農用無人機充電時容易犯的錯誤
任何部件的損壞都會影響數控車床自動送料器
實驗室蠕動泵：準確控制與高效流體輸送
SMC真空吸由盤形鋼殼和殼內的激磁線圈組成
加快食品科技創新 推動食品工業高質量發展
氧化鋅壓敏電阻器的原理簡介與使用
氣動陶瓷雙閘板閥進出料閥Z64/74TC鎢鋼合金氣動雙閘板閥的特點
JGH-900A高溫剛體滑觸線特點參數與安裝說明
德國tecsis泰科思E1930帶微處理器的數字顯示器
【枇杷深加工生產線】枇杷深加工增收好門路
智能發酵罐可以減少能量消耗嗎？
滑觸線，安全滑線維護保養及故障處理
德國西克SICK雷達傳感器應用
微機伺服電子萬能試驗機10-5000KN電子萬能試驗機電子萬能試驗機技術參數
臨床實驗室儀器的發展趨勢
中國臺灣福裕-MART-HB-1640III-輪廓-研磨-階梯-輪廓分度
焊煙凈化器安全技術操作規程
GID電動高真空蝶閥的主要技術參數
SPOHN+BURKHARDT VSCO型操縱桿工作原理
升降爐的具體保養方法指導
壓敏電阻器的電阻體材料是半導體，所以它是半導體電阻器的一個品種。現在大量使用的氧化鋅（zno）壓敏電阻器，它的主體材料有二價元素（zn）和六價元素氧（o）所構成。所以從材料的角度來看，氧化鋅壓敏電阻器是一種“ⅱ-ⅵ族氧化物半導體”。
在中國臺灣，壓敏電阻器是按其用途來命名的，稱為突波吸收器。壓敏電阻器按其用途有時也稱為“電沖擊（浪涌）抑制器（吸收器）”。
一、氧化鋅壓敏電阻器微觀結構及特性
氧化鋅壓敏電阻器是一種以氧化鋅為主體、添加多種金屬氧化物、經典型的電子陶瓷工藝制成的多晶半導體陶瓷元件。它的微觀結構如圖1所示。氧化鋅陶瓷是由氧化鋅晶粒及晶界物質組成的，其中氧化鋅晶粒中摻有施主雜質而呈n型半導體，晶界物質中含有大量金屬氧化物形成大量界面態，這樣每一微觀單元是一個背靠背肖特基勢壘，整個陶瓷就是由許多背靠背肖特基墊壘串并聯的組合體。圖2是壓敏電阻器的等效電路。
氧化鋅壓敏電阻器的典型v-i特性曲線如圖3所示：
預擊穿區：在此區域內，施加于壓敏電阻器兩端的電壓小于其壓敏電壓，其導電屬于熱激發電子電導機理。因此，壓敏電阻器相當于一個10mω以上的絕緣電阻(rb遠大于rg)，這時通過壓敏電阻器的阻性電流僅為微安級，可看作為開路。該區域是電路正常運行時壓敏電阻器所處的狀態。
擊穿區：壓敏電阻器兩端施加一大于壓敏電壓的過電壓時，其導電屬于隧道擊穿電子電導機理(rb與rg相當)，其伏安特性呈優異的非線性電導特性，即：
i=cvα
其中：i通過壓敏電阻器的電流、c與配方和工藝有關的常數、v壓敏電阻器兩端的電壓、α為非線性系數，一般大于30
由上式可見，在擊穿區，壓敏電阻器端電壓的微小變化就可引起電流的急劇變化，壓敏電阻器正是用這一特性來抑制過電壓幅值和吸收或對地釋放過電壓引起的浪涌能量。
上升區：當過電壓很大，使得通過壓敏電阻器的電流大于約100a/cm2時，壓敏電阻器的伏安特性主要由晶粒電阻的伏安特性來決定。此時壓敏電阻器的伏安特性呈線性電導特性，即：
i=v/rg
上升區電流與電壓幾乎呈線性關系，壓敏電阻器在該區域已經劣化，失去了其抑制過電壓、吸收或釋放浪涌的能量等特性。
根據壓敏電阻器的導電機理，其對過電壓的響應速度很快，如帶引線式和專用電極產品，一般響應時間小于25納秒。因此只要選擇和使用得當，壓敏電阻器對線路中出現的瞬態過電壓有優良的抑制作用，從而達到保護電路中其它元件免遭過電壓破壞的目的。
二、特點
(1) 通流容量大
(2) 限制電壓低
(3) 響應速度快
(4) 無續流
(5) 對稱的伏安特性(即產品無極性)
(6) 電壓溫度系數低
三、氧化鋅壓敏電阻器應用及注意事項
1、氧化鋅壓敏電阻器應用原理
壓敏電阻器與被保護的電器設備或元器件并聯使用。當電路中出現雷電過電壓或瞬態操作過電壓vs時，壓敏電阻器和被保護的設備及元器件同時承受vs，由于壓敏電阻器響應速度很快，它以納秒級時間迅速呈現優良非線性導電特性(見圖3中擊穿區)，此時壓敏電阻器兩端電壓迅速下降，遠遠小于vs，這樣被保護的設備及元器件上實際承受的電壓就遠低于過電壓vs，從而使設備及元器件免遭過電壓的沖擊。
2、氧化鋅壓敏電阻器的參數選擇
根據被保護電源電壓選擇壓敏電阻器的規定電流下的電壓v1ma。一般選擇原則為：
對于直流回路：v1ma≥2.0vdc
對于交流回路：v1ma≥2.2v有效值
如果電器設備耐壓水平vo較低，而浪涌能量又比較大，則可選擇壓敏電壓v1ma較低、片徑較大的壓敏電阻器；如果vo較高，則可選擇壓敏電壓v1ma較高的壓敏電阻器，這樣既可以保護電器設備，又能延長壓敏電阻使用壽命。
3、氧化鋅壓敏電阻器的使用方法
壓敏電阻器是一種無極性過電壓保護元件，無論是交流還是直流電路，只需將壓敏電阻器與被保護電器設備或元器件并聯即可達到保護設備的目的(如圖4所示)
當過電壓幅值高于規定電流下的電壓，過電流幅值小于壓敏電阻器的峰值電流時(若無壓敏電阻器足以使設備元器件破壞)，壓敏電阻器處于擊穿區，可將過電壓瞬時限制在很低的幅值上，此時通過壓敏電阻器的浪涌電流幅值不大(<100a/cm2),不足以對壓敏電阻器產生劣化；當過電壓幅值很高時，壓敏電阻器將過電壓限制在較低的水平上(小于設備的耐壓水平)，同時通過壓敏電阻器的沖擊電流很大，使壓敏電阻器性能劣化即將失效，這時通過熔斷器的電流很大，熔斷器斷開，這樣既可使電器設備、元器件免受過電壓沖擊，也可避免由于壓敏電阻器的劣化擊穿造成線路l-n、l-pe之間短路(推薦的熔斷器規格見表1)。
壓敏電阻器在電路的過電壓防護中，如果正常工作在圖3的預擊穿區和擊穿區，理論上是不會損壞的。但由于壓敏電阻器要長期承受電源電壓，電路中暫態過電壓、超能量過電壓隨機的不斷沖擊及吸收電路儲能元件釋放能量，因此，壓敏電阻器也是會損壞的，它的壽命根據所在電路經受的過電壓幅值和能量的不同而不同。
四、應用類型
不同的使用場合，應用壓敏電阻的目的，作用在壓敏電阻上的電壓/電流應力并不相同，因而對壓敏電阻的要求也不相同，注意區分這種差異，對于正確使用是十分重要的。
根據使用目的的不同，可將壓敏電阻區分為兩大類：①保護用壓敏電阻，②電路功能用壓敏電阻。
①保護用壓敏電阻
（1） 區分電源保護用，還是信號線，數據線保護用壓敏電阻器，它們要滿足不同的技術標準的要求。
（2） 根據施加在壓敏電阻上的連續工作電壓的不同，可將跨電源線用壓敏電阻器可區分為交流用或直流用兩種類型，壓敏電阻在這兩種電壓應力下的老化特性表現不同。
（3） 根據壓敏電阻承受的異常過電壓特性的不同，可將壓敏電阻區分為浪涌抑制型，高功率型和高能型這三種類型。
★浪涌抑制型：是指用于抑制雷電過電壓和操作過電壓等瞬態過電壓的壓敏電阻器，這種瞬態過電壓的出現是隨機的，非周期的，電流電壓的峰值可能很大。絕大多數壓敏電阻器都屬于這一類。
★高功率型：是指用于吸收周期出現的連續脈沖群的壓敏電阻器，例如并接在開關電源變換器上的壓敏電阻，這里沖擊電壓周期出現，且周期可知，能量值一般可以計算出來，電壓的峰值并不大，但因出現頻率高，其平均功率相當大。
★高能型：指用于吸收發電機勵磁線圈，起重電磁鐵線圈等大型電感線圈中的磁能的壓敏電壓器，對這類應用，主要技術指標是能量吸收能力。
壓敏電阻器的保護功能，絕大多數應用場合下，是可以多次反復作用的，但有時也將它做成電流保險絲那樣的一次性保護器件。例如并接在某些電流互感器負載上的帶短路接點壓敏電阻。
②電路功能用壓敏電阻
壓敏電阻主要應用于瞬態過電壓保護，但是它的類似于半導體穩壓管的伏安特性，還使它具有多種電路元件功能，例如可用作：
（1）直流高壓小電流穩壓元件，其穩定電壓可高達數千伏以上，這是硅穩壓管無法達到的。
（2）電壓波動檢測元件。
（3）直流電瓶移位元件。
（4）均壓元件。
（5）熒光啟動元件
農用無人機充電時容易犯的錯誤
任何部件的損壞都會影響數控車床自動送料器
實驗室蠕動泵：準確控制與高效流體輸送
SMC真空吸由盤形鋼殼和殼內的激磁線圈組成
加快食品科技創新 推動食品工業高質量發展
氧化鋅壓敏電阻器的原理簡介與使用
氣動陶瓷雙閘板閥進出料閥Z64/74TC鎢鋼合金氣動雙閘板閥的特點
JGH-900A高溫剛體滑觸線特點參數與安裝說明
德國tecsis泰科思E1930帶微處理器的數字顯示器
【枇杷深加工生產線】枇杷深加工增收好門路
智能發酵罐可以減少能量消耗嗎？
滑觸線，安全滑線維護保養及故障處理
德國西克SICK雷達傳感器應用
微機伺服電子萬能試驗機10-5000KN電子萬能試驗機電子萬能試驗機技術參數
臨床實驗室儀器的發展趨勢
中國臺灣福裕-MART-HB-1640III-輪廓-研磨-階梯-輪廓分度
焊煙凈化器安全技術操作規程
GID電動高真空蝶閥的主要技術參數
SPOHN+BURKHARDT VSCO型操縱桿工作原理
升降爐的具體保養方法指導