如何选择合适应用设计的压敏电阻？

“压敏电阻"是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护敏感器件。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锌(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)”。压敏电阻是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。压敏电阻的主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。压敏电阻的响应时间为ns级，比气体放电管快，比TVS管稍慢一些，一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几千Pf的数量级范围，很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中，应用在交流电路的保护中时，因为其结电容较大会增加漏电流，在设计防护电路时需要充分考虑。压敏电阻的通流容量较大，但比气体放电管小。压敏电阻器简称VDR，是一种对电压敏感的非线性过电压保护半导体元件。

ZnO压敏电阻实际上是一种伏安特性呈非线性的敏感元件，在正常电压条件下，这相当于一只小电容器，而当电路出现过电压时，它的内阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏。

它的伏安特性是对称的，如图(1)a 所示。这种元件是利用陶瓷工艺制成的，它的内部微观结构如图(1)b 所示。微观结构中包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层。氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率却很高，相接触的两个晶粒之间形成了一个相当于齐纳二极管的势垒，这就是一压敏电阻单元，每个单元击穿电压大约为3.5V，如果将许多的这种单元加以串联和并联就构成了压敏电阻的基体。串联的单元越多，其击穿电压就超高，基片的横截面积越大，其通流容量也越大。压敏电阻在工作时，每个压敏电阻单元都在承受浪涌电能量，而不象齐纳二极管那样只是结区承受电功率， 这就是压敏电阻为什么比齐纳二极管能承受大得多的电能量的原因。

压敏电阻的Zv与电路总阻抗(包括浪涌源阻抗Zs)构成分压器，因此压敏电阻的限制电压为 V=VsZv/(Zs+Zv)。Zv的阻值可以从正常时的兆欧级降到几欧，甚至小于1Ω。由此可见Zv在瞬间流过很大的电流，过电压大部分降落在Zs上， 而用电器的输入电压比较稳定，因而能起到的保护作用。图(3)所示特性曲线可以说明其保护原理。直线段是总阻抗Zs，曲线是压敏电阻的特性曲线，两者相交 于点Q，即保护工作点，对应的限制电压为V，它是使用了压敏电阻后加在用电器上的工作电压。Vs为浪涌电压，它已超过了用电器的耐压值VL，加上压敏电阻 后，用电器的工作电压V小于耐压值VL，从而有效地保护了用电器。不同的线路阻抗具有不同的保护特性，从保护效果来看，Zs越大，其保护效果就越好，若 Zs=0，即电路阻抗为零，压敏电阻就不起保护作用了。图(4)所描述的曲线可以说明Zs与保护特性之间的关系。

从上图看471KD10与471KD20的数据来比较，我们可以看出允许的最大交流与直流电压都相同，但是最大的钳位电压上面我们可以看出KD10的与KD20通过的电流时25A与100A，这说明我们在同一个电路上，打同一等级的雷击浪涌时，KD10的钳位电压要比KD20的高。

从这些数据来看的话，我们在做雷击实验的时候要是不过的话，可以选择大一号的压敏电阻，这样我们的产品要安全的多。有时可以并联一个同一型号的压敏电阻也可以降低钳位电压，从而达到很好的保护我们的产品。

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压敏电阻在电源里面非常的常见，它的应用一般都是在开关电源的输入部分，用来防雷击浪涌。

1、一般的应用是输入端L相与N相跨接一压敏电阻。

2、共模电感上也可能会放陶瓷放电管。

3、L相与N相对大地上用压敏串陶瓷放电管。

这些电路的作用都是用来防雷用，电路都是非常的常见。但是压敏电阻的选取的过程中，很多的工程师都是说是经验，对于压敏电阻上的一些参数了解的非常少。

1、压敏电阻的选取是要根据我们的输入电压来选取，我们是需要查看压敏电阻的规格书，一般我的输入电压AC85V-264V，我们在选取压敏电阻的时候就需要查看规格书上面的最大允许电压要比我们的输入电压要高。

列如我们常用的471 它的最大允许电压AC300V DC385V同时通流量也是需要注意的，一般规格书上给出来的通流是1次的通流量，我们在选取的时候一定需要留有很大的余量，通流量是我们选择直径的依据，如果一个417KD10 的压敏电阻在计算的时候刚好接近规格书上的通流量2500A，我们可以选取两个来并，如果空间不够的时候我们可以选择加强型的。

看下图我们能看出来我们普通型的通流量是2500A，增强型的是3500A

图2上面我们看到压敏电阻上串联陶瓷放电管，陶瓷放电管上并联了电阻，陶瓷放电管的作用是触发导通后，陶瓷放电管上的残余电压非常低，这样的最后的钳位电压基本上是由压敏电阻来决定，陶瓷放电与压敏电阻串联时，我们可以选取391的压敏电阻+600V的陶瓷放电管，这样钳位电压要比单各压敏电阻471要低很多。391的钳位电话有时650V 471的钳位电压时775V。

并电阻在陶瓷放电管上的作用：有些工程师在选取的陶瓷放电管时，导通电压可能小于输入电压，因为压敏电阻上的寄宿电容要比陶瓷放电管上的电容大的多，一般压敏电阻上的寄生电容有1KHz时有几百pF 而陶瓷放电管在1MHz时只有几pF。因此寄生电容上的分压，导致陶瓷放电管上的压降基本上等于输入电压。这时并电阻就可以降低放电管上的压降。

共模电感上并联陶瓷放电管与L相与N相对大地跨接压敏电阻串陶瓷放电管一样的作用，有时可能只会出现一组电路。作用都时用来防共模雷击。