壓敏電阻是一種非線性伏安特性的電阻器件，主要用于電路承受過壓時進行電壓鉗位，吸收多余的電流以保護敏感器件。壓敏電阻也稱為突波吸收器、浪涌抑制器、吸波器等，英文名稱為MOV、VDR。

圖1: 電源常用壓敏電阻器

壓敏電阻器是一種以氧化鋅為主要成分的金屬氧化物的半導體非線性陶瓷元件，具有電壓范圍寬、通流量大、非線性系數較大、漏電流小、伏安特性對稱、響應時間小、工作可靠、動作快、壽命長等優點。

01、工作原理

當壓敏電阻兩端所加的電壓低于標稱額定電壓值時，壓敏電阻器的電阻值接近無窮大，其內部幾乎無電流流過，不影響電路工作狀態。當電路出現占瞬時過壓，并達到壓敏電阻導通電壓時，壓敏電阻擊穿導通，由高阻狀態變為低阻狀態，泄放由瞬態過壓導致的瞬時過電流，同時將瞬態過壓鉗位在安全電壓之內，而保護后級電路免遭異常瞬時過壓而損壞。    

圖2: 壓敏電阻伏安特性曲線

02、壓敏電阻的基本參數

壓敏電阻的技術參數是衡量其性能優劣的重要指標，壓敏電阻的主要電氣參數包括：壓敏電壓、最大連續工作電壓、最大鉗位電壓、最大峰值電流（通流容量）、響應時間、靜態電容、殘壓和殘壓比、額定功率、電壓溫度系數、脈沖電流穩定性、溫度降額曲線、漏電流、脈沖電流降額曲線等。

• 壓敏電壓(UN)

從壓敏電阻的伏安特性曲線可以明顯看出：當外加電壓高于拐點電壓，壓敏電阻進入導通狀態，當外加電壓低于這個拐點電壓，壓敏電阻進入截止狀態，導通和截止兩種狀態之間的臨界電壓，稱為壓敏電壓UN。壓敏電壓也稱擊穿電壓、崩潰電壓、閾值電壓、導通電壓等，它是指規定基準電流下壓敏電阻兩端的電壓值，國際IEC標準規定壓敏電壓值是在1mA和0.1mA的直流電流測得。

• 最大連續工作電壓（Maximum Continuous Operating Voltage)

最大連續工作電壓指的是壓敏電阻在應用時，能長期承受的最大直流電壓UDC或者最大交流電流電壓有效值URMS。由于壓敏電阻的靜態功率很小，因此施加在壓敏電阻兩端的長期工作電壓絕對要小于其壓敏電壓UN，否則壓敏電阻將因不堪重而燒毀。    如壓敏電阻用于交流電路，確定URMS的原則是：最大連續交流工作電壓的峰值不大于壓敏電壓UN的公差（±10%）下限值，用公式表達則為：

壓敏電阻用于直流電路，確定UDC的原則是：壓敏電阻在UDC作用下的功耗與其在URMS作用下的功耗大體相等或略小與其在URMS作用下的功耗、以此原則得出的經驗公式為：

• 最大鉗位電壓（Clamping Voltage）

在壓敏電阻能承受的最大脈沖峰值電流IP及規定波形下壓敏電阻兩端電壓峰值，即當超過40V施加1A電流，該壓敏電阻是會被損壞的。所謂最大鉗位電壓是殘壓UR的一種特性特殊形式，也是考核特定規格的壓敏電阻抑制瞬態過電壓能力的特征指標。是生產廠家向用戶承諾的每個規格產品的保護電壓水平。

• 最大峰值電流（Maximum Peak Current）

最大峰值電流也叫通流容量，通容量，是指在規定的條件下（規定的時間間隔和次數、施加標準的沖擊電流），允許通過壓敏電阻器上的最大脈沖峰值電流值。最大峰值電流的測量是以施加8/20us波形沖擊壓敏電阻器一次或兩次（每次間隔5分鐘），使的壓敏電壓變化仍在10%以內的最大沖擊電流。    

圖3: 電流波形（8/20μs)

• 結電容

結電容也稱為靜態電容，壓敏電阻在導通前的電阻值很大，可視為電介質材料，兩個電極之間存在著皮法級的電容。在工頻下，如此之小的電容對被保護電路的正常工作幾乎沒有任何影響，但在高頻電路或者高速電路中，如不考慮壓敏電阻的電容量，有時會造成信號失真或產生諧振，生產廠家應提供壓敏電阻的電容量參考數據，以供設計選型參考。

• 漏電流（Leakage Current）

即使在不導通的狀態下，壓敏電阻兩端仍然有一定的工作電壓存在，同時壓敏電阻在截止狀態也不是絕緣體，壓敏電阻會在正常工作電壓的驅動下產生一定量的泄漏電流。也稱為漏電流。國際IEC標準對壓敏電阻漏電流的定義是：環境溫度25℃時，在壓敏電阻上施加其所屬規格的最大連續直流工作電壓UDC，流過壓敏電阻的直流電流。

【重要知識點】

大多數廠家在規格書中都沒有規定漏電流的具體指標，并不表示無關緊要。經驗表明：壓敏電阻出廠時的初始泄漏電流與壓敏電阻的壽命特性和安全性都有密切關系，比較專業的設計師都會關注漏電流。在材料配方和燒結工藝固定的情況下，漏電流適中的壓敏電阻具有較好的安全性和較長的壽命；漏電流過大通常會造成壓敏電阻發熱，發熱會引起壓敏電壓下降和漏電流加劇，如此循環最終壓敏電阻會因溫度過高而起火燃燒。    

• 額定功率（Rated Power）

額定功率是指在電流脈沖群作用下，壓敏電阻能夠承受且不發生結構破壞的最大平均功率。在沒有專門的要求情況下，電流脈沖波形為8/20us，峰值電流、沖擊

次（50次改變沖擊方向），每秒鐘最大沖擊次數N按下式計算：

測試樣品的平均功率為±10%，其后在室溫中恢復，恢復時間1至2小時，恢復后壓敏電阻應滿足下列要求：外觀檢驗不應有可見損傷，且標志清楚，在規定電流下的電壓變化率不大于±10%。

圖4: 各種規格壓敏電阻的額定功率的規定值

• 溫度降額曲線

壓敏電阻的V/I特性會隨溫度發生漂移，當使用環境溫度高于壓敏電阻限制溫度時，其性能指標就會降低，重要指標如下圖所示：    

圖5: 各種類型壓敏電阻的溫度降額曲線

• 脈沖電流的降額曲線

當脈沖電流的波寬不等于20us，或脈沖電流的峰值小于一次通流量時，壓敏電阻能夠承受的沖擊次數n將隨著電流波寬（等效方波持續時間）和電流峰值大小發生變化，沖擊次數與波寬和峰值之間關系曲線稱為脈沖電流降額曲線。

圖6: 壓敏電阻脈沖電流降額曲線

• 電壓溫度系數(Temperature Coefficient)

壓敏電阻非線性V/I特性曲線的預擊穿區的位置受溫度的影響較大，擊穿區受溫度的影響較小。在電流（直流）相同的情況下，壓敏電阻的電壓隨溫度的上升而下降，即壓敏電阻的電壓溫度系數為負值。    

圖7: 壓敏電阻V-I特性曲線隨溫度的變化

• 電流越小，電壓隨溫度的變化越明顯：1mA以上的電壓隨溫度的變化不明顯，一般可以忽略不計，壓敏電阻UN隨溫度的變化系數稱為電壓溫度系數TC，其定義公式為：

• 殘壓UR（Residual Voltage）與殘壓比KR

殘壓UR是指特定波形的浪涌電流流入壓敏電阻器時，它兩端電壓的峰值。一般來說，流入壓敏電阻器的浪涌電流的峰值都在1mA以上，對通用壓敏電阻和防雷型壓敏電阻而言，所謂特定波形指的是8/us標準雷電流波形。應該指出的是：在電流峰值相同的情況下，流過壓敏電阻的浪涌電流的波形參數不同，殘壓的具體測量值也會有所不同，視在前沿時間TS對殘壓護的影響比較大，TS越小殘壓UR越大。殘壓比KR的定義公式為：

殘壓比可以比較直觀地反應出壓敏電阻限制過電壓的能力，在壓敏材料的研究工作中已得到廣泛的應用，在防雷壓敏電阻、避雷器閥片和高能型壓敏閥片中以成為標準電性能的參數。