压敏电阻的作用和功能（压敏电阻应用）

压敏电阻主要应用于开关电源的AC输入侧，通常是为了解决输入端的异常过高幅电压的波动，在一些高压继电器开关、交流三相电机启动等均容易产生此波动，从而导致输入电源波动从而损伤后端其他负载，因此在认证测试中也会用类似原理进行模拟浪涌。由于压敏电阻基础知识内容相对较多，围绕压敏电阻会进行分期讲解，避免冗长。

• 压敏电阻器也称之为VDR,顾名思义电阻值随着外加电压敏感变化的电阻器，型号为 20D201K 的压敏电阻器随着外加电压从 180V 上升到 420V，其电阻值从 18 MΩ 下降为 0.42Ω，在这个过程里，电压仅上升了 2.33 倍，而电阻值下降了 4280 多万倍。

压敏电阻用途：异常过电压的感知、抑制和浪涌能量的吸收；

伏安特性

• 其伏安特性随温度的变化如图所示，由该图可见预击穿区的特性随温度变化很大，即在外加电压相同的情况下，流过压敏电阻的电流会随着环境温度的提高而大幅度增加；击穿区的特性几乎不受温度的影响；

• 从其伏安特性曲线可看出：压敏电阻在其特性曲线的预击穿区内有一个拐点，这个拐点对应着一组特定的拐点电压和电流；
• 当外加电压高于这个拐点电压，压敏电阻就进入“导通”状态（电阻值变小）；
• 当外加电压低于这个拐点电压，压敏电阻就进入了“截止”状态（电阻值变大）；
• 因此可将拐点电压理解为压敏电压 UN（导通和截止状态之间的临界电压）。

交流电路

直流电路

• 是指压敏电阻在应用时能长期承受的最�直流电压��UDC或最大交流电压有效值 URMS。
• 用于交流电路，确定 URMS 的原则：最大连续交流工作电压的峰值（√2URMS）≤压敏电压 UN的公差（±10％）下限值；
• 用于直流电路，确定 UDC 的原则是：压敏电阻在 UDC 作用下的功耗与其在URMS作用下的功耗大体相等或略小与其在 URMS作用下的功耗

• 长期的静态功率很小，而瞬间的动态功率很大，如瓷片直径 20mm、 200V 的压敏电阻，其长期的静态功率仅有 1W，而在操作过电压下的瞬间动态功率却能达到 50KW，在雷击过电压作用下的瞬间动态功率则高达 9000KW 以上。由于压敏电阻的静态功率很小，因此施加在压敏电阻两端的长期工作电压绝对要小于其压敏电压 UN，否则压敏电阻将因不堪重负而烧毁。

• 环境温度 25℃时，在压敏电阻上施加其所属规格的最大连续直流工作电压 UDC，流过压敏电阻的直流电流；
• 交流漏电流的大小不仅与交流电压（有效值）的大小有关，也和它的频率有关，频率越高，漏电流越大；

• 是一个元件的电阻值是否随电压或电流变化和变化是否敏感的标志，
• α＝1 时�线性电阻��，即电阻值不随电压变化；
• α >1 时为非线性电阻，即电阻值随电压变化（电压上升则电阻值下降）；
• α 越大，电阻值随电压的变化就越明显；

• 残压 UR是指特定波形�浪涌电流��流入压敏电阻器时，它两端电压的峰值,电流波的峰值点和电压波的峰值点在时间上并不重合，电压波的峰值点一般略微超前于电流波的峰值点;
• 残压比 KR=UR/UN;
• 限制电压 Up是残压 UR的一种特殊形式，也是压敏电阻抑制瞬态过电压能力的特征指标。

• 压敏电阻能够承受的波形为 8/20µs 的最大浪涌电流峰值

• 是指压敏电阻能够耗散的规定波形的浪涌电流�脉冲电流��的的最大能量；
• 能够承受的含义是，冲击后的压敏电压 UN的与冲击前相比不大于±10％，且同时不能发生目视可见的机械损伤；Em 与电流波形密切相关，IEC 规定的能量测试波形为 2ms 标准方波。

• 在电流（直流）相同的情况下，压敏电阻的电压随温度的上升而下降，即压敏电阻的电压温度系数为负值；
• 电流越小，电压随温度的变化越明显；
• 1mA 以上的电压随温度的变化不明显，一般可以忽略不计。

• 压敏电阻在导通前的电阻值很大，两个电极之间存在着 pF 级�电容��；
• 在工频下，如此之小的电容对被保护电路的正常工作几乎没有任何影响；
• 但在高频或数字线路中，如不考虑压敏电阻的电容量，有时会造成信号失真或产�谐振��。

• 响应时间 τ的定义如图中的电压 Vc 指压敏电阻对 8/20µs 标准雷电流波的残压；当浪涌电流的峰值相等，但视在前沿时间 TS比 8µs 更短时，残压 V1就会高于 Vc,Vos称作电压过冲；从 V1峰值点到 50％Vos 的过冲时间为 t2，响应时间τ=t2-t1，测量值一般在 25ns 以内。
• 对冲击电压波前的响应特性，依赖于侵入波的上升速率、冲击�阻抗��、保护器件内�电抗��的作用，以及抑制元件内部导电机理所决定的响应特性。换言之，对波前的响应，除了受抑制元件响应速度的影响外，更多地受到包括连接线阻抗在内的试验线路状态的制约。此外，在规定条件下测得的响应电压的峰值，对冲击保护的目的而言，才是具有头等重要意义的特性。因此，对于本标准所述器件的典型应用而言，对波前的响应，被认为是一个可能引起误导的且没有必要的技术要求，在没有特殊要求的情况下，对波前的响应不应规定技术要求，也不进行试验、测量、计算或认证

• 对压敏电阻施加峰值Ia的8/20µs标准雷电流波，单方向冲击104 次，间隔时间10s，Ia的
• 规定值见表1-2-2，其后在室温中恢复,恢复时间1~2小时。恢复后压敏电阻器应满足下列要求：
• 外观检验：不应有可见损伤，且标志清楚。
• 压敏电压（规定电流下的电压）：变化率不大于±10%
• 由于该项考核的电流波形、电流峰值和冲击次数是在规定条件下进行的，所以并不
• 能保证压敏电阻在波长大于 20µs 或电流峰值大于规定的 Ia情况下，也能承受一万次的冲击。

• 是指在电流脉冲群作用下，压敏电阻器能承受且保持热稳定和不发生结构破坏的最大平均功率；
• 在没有专门要求的情况下，电流脉冲波形为8/20µs、峰值电流，冲击10000次（每50次改变一次冲击方向）。每秒钟最大冲击次数N按下式计算使得试样的平均功率为额定的±10%，其后在室温中恢复，恢复时间1～2小时。
• 恢复后压敏电阻器应满足下列要求：
• 1、外观检验：不应有可见损伤，且标志清楚。
• 2、规定电流下的电压：变化率不大于±10%
• 3、额定功率或最大平均脉冲功率Po具有两个实际应用意义。当直流或交流工作电压在短时间内（几个小时）超过了规定的UDC或URMS时，如果压敏电阻在该电压下的实�有功功率��不大于Po，则压敏电阻仍然是安全的，如果如果压敏电阻在该电压下的实际有功功率超过了规定的Po，则压敏电阻会在短时间内会因温度上升过快而损坏，甚至起火。当电路中存在周期性“毛刺”过电压时（�晶闸管��的换向过电压），压敏电阻在该周期性过压作用下的平均功率也应小于Po。

• 当脉冲电流的波宽≠20µs，或脉冲电流的峰值小于一次通流量Im 时，压敏电阻能够承受的冲击次数n 将随着电流波宽（等效方波持续时间）和电流峰值的大小发生变化，冲击次数与波宽和峰值之间的关系曲线称为脉冲电流降额曲线。
• 相近规格压敏电阻的降额曲线是基本一致的，采用分段方法提供脉冲电流降额曲线。