壓敏電阻的案例
【壓敏電阻工作原理及作用】- 米思米機械設備知識分享
壓敏電阻是一種限壓型保護器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當過電壓出現在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值，從而實現對后級電路的保護。
“壓敏電阻“是一種具有非線性伏安特性的電阻器件，主要用于在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。
一：壓敏電阻的作用與優勢
壓敏電阻有什么用？壓敏電阻的最大特點是當加在它上面的電壓低于它的閥值“UN”時，流過它的電流極小，相當于一只關死的閥門，當電壓超過UN時，它的阻值變小，這樣就使得流過它的電流激增而對其他電路的影響變化不大從而減小過電壓對后續敏感電路的影響。利用這一功能，可以抑制電路中經常出現的異常過電壓，保護電路免受過電壓的損害。
同時，壓敏電阻還有一個很重要的作用。壓敏電阻主要用于電路中的瞬態過電壓保護，但由于其類似于半導體穩壓管的伏安特性，使得它還具有多種的電路元件功能。比如：壓敏電阻https://www.misumi.com.cn/vona2/detail/222005018640/是一種直流高壓小電流穩壓元件，穩定電壓可達數千伏以上，是硅穩壓管無法達到的;壓敏電阻可用作電壓波動檢測元件;可用作直流電平移位元件;可用作熒光啟動元件;可用作均壓元件等等。
二：壓敏電阻的工作原理
當加在壓敏電阻上的電壓低于它的閾值時，流過它的電流極小，它相當于一個阻值無窮大的電阻。也就是說，當加在它上面的電壓低于其閾值時，它相當于一個斷開狀態的開關。
當加在壓敏電阻上的電壓超過它的閾值時，流過它的電流激增，它相當于阻值無窮小的電阻。
展開 如何讀懂壓敏電阻規格書？從相關術語到元件選型，一文講清楚
Q
A
&
問：壓敏電阻規格說明
壓敏電阻是非線性雙向電壓依賴型保護器件，具有相對較高的瞬態電流和能量等級（反應時長為納秒至毫秒等級）。壓敏電阻的快速反應時間用于防止電子電路出現電壓瞬變、電壓浪涌、電壓尖峰、過電壓事件和ESD。壓敏電阻通常用于電路前端的輸入線路，有時也用于電路后端的輸出線路。壓敏電阻是常開型器件，直至過壓發生，在這種情況下，壓敏電阻以指數級速度降低電阻的方式來鉗制電壓。
因為大多數過電壓情況電壓值都未知，所以很難知道壓敏電阻是否是在其限值范圍內使用。壓敏電阻如果在規格范圍內操作，則隨著時間的推移通常不會出現任何劣化現象；但是，在電壓事件出現后壓敏電阻會隨著時間的推移變得“更具電阻性”（老化）。壓敏電阻的老化失效最初會表現為幾乎短路的狀態，但如果壓敏電阻沒有串聯熱敏電阻或電阻絲以限制電流值，則電路最終會開路。
某些壓敏電阻會內置熱元件，這不僅可快速檢測過高熱量，還可節省電路板空間。此類壓敏電阻有2個或3個引腳封裝形式，其中第3個引腳通常是一個“輸出指示器”，顯示壓敏電阻內部的狀態，通常是輸出到某種外部指示器電路。每個封裝內也可以包含多個壓敏電阻。
Littelfuse的
SMOV25S151MP
EPCOS的
B72214T2301K105
大多數壓敏電阻的規格書中還包含脈沖率曲線圖或抗重復浪涌能力圖，以展示壓敏電阻對應的規格。超出這些規格可能導致器件不符合最初發布的規格。如果未正確選擇規格，則可能導致壓敏電阻無法正常工作、生命周期縮短或完全失效。
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六、變頻器應用——壓敏電阻基礎知識
1、什么是“壓敏電阻”
“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“VoltageDependentResistor”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）”。
2、壓敏電阻電路的“安全閥”作用
壓敏電阻有什么用？壓敏電阻的最大特點是當加在它上面的電壓低于它的閥值"UN"時，流過它的電流極小，相當于一只關死的閥門，當電壓超過UN時，流過它的電流激增，相當于閥門打開。利用這一功能，可以抑制電路中經常出現的異常過電壓，保護電路免受過電壓的損害。
3、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。
4、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。
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二、常用放雷器件的特性
直流開關電源中常用的防雷器件是壓敏電阻和氣體放電管。
1、壓敏電阻
壓敏電阻為限壓型器件，當兩端施加工作電壓時阻值很高，漏電流為μA級。隨著端電壓升高，壓敏電阻阻值降低，端電壓超過一定值后阻值急劇降低，漏電流可高達20~40KA，形成雷電泄放通道。當電壓降低至工作電壓后，壓敏電阻的漏電流迅速減小，恢復原來狀態。
直流開關電源常用的壓敏電阻主要參數如下，關鍵參數含義如圖2所示。
Uc：最大持續工作交流電壓，一般為385V。
U1mA：標稱電壓，指漏電流達到1mA時施加的端電壓，一般為630V。
UP：殘壓，指通過壓敏電阻泄放限壓后兩端最高電壓，一般為1500V。
In：額定通流能力，能在額定通流能力內安全泄放多次雷電流，一般為20KA。
Imax：最大通流能力，能安全泄放1次，一般為40KA，泄放后，壓敏電阻可能損壞。
此外，壓敏電阻的響應時間也很關鍵，一般響應時間為10~100ns。
圖2 常用壓敏電阻特性
隨著工作時間的增加，尤其是多次泄放雷電流，壓敏電阻漏電流逐漸增大。如果施加標稱電壓U1mA的90%電壓時漏電流就達到1mA，就認為壓敏電阻性能達不到要求，需要更換。基于此，可以比較容易地檢測壓敏電阻性能。
與防雷器有關的行業標準、國際標準有很多，目前并未統一，一般要求壓敏電阻能耐受In電流正反各沖擊5次，耐受Imax電流正負各沖擊一次，10%In電流沖擊100次。壓敏電阻失效時，表現為短路，窗口由綠變紅；偶爾也會因為壓敏電阻爆炸斷裂，表現為開路。
2、氣體放電管
氣體放電管為開關型器件，主要由電極及電極之間的氣隙組成。
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干貨 | 電路保護三種常見防護器件對比
04
GDT/MOV/TVS的比較
壓敏電阻的響應時間為ns級，比空氣放電管快，比TVS管稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過電壓保護其響應速度可以滿足要求。壓敏電阻的結電容一般在幾百到幾千Pf的數量級范圍，很多情況下不宜直接應用在高頻信號線路的保護中，應用在交流電路的保護中時，因為其結電容較大會增加漏電流，在設計防護電路時需要充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大，但比氣體放電管小。具體可分為以下四點：
在反應時間上，壓敏電阻介于TVS管和氣體放電管之間，TVS管為皮秒級，壓敏電阻略慢，為納秒級;而氣體放電管最慢，通常為幾十個納秒甚至更多。
在通流容量上，壓敏電同樣介于TVS管和氣體放電管之間，TVS管通常只有幾百A;而壓敏電阻按不同規格，可通過數KA到數十KA的單次8/20μS浪涌電流;而對于氣體放電管來說通常10KA級別8/20μS浪涌電流可導通數百次。
從原理上看，TVS管基于二極管雪崩效應;壓敏電阻器基于氧化鋅晶粒間的勢壘作用;而氣體放電管則是基于氣體擊穿放電。
在電壓范圍方面，TVS管通常為5.5V到550V;壓敏電阻的范圍較寬，可從10V到9000V;而氣體放電管可從75V到3500V。
這三種器件各有各的絕技，如何選擇，就看你想要防止的損害是什么了，而且在具體的防護方案設計時，并沒有規定說只能選擇一種防護器件。FAE工程師完全可以根據實際的防護應用，將這三大主力電路保護器件組合使用，相信其疊加的防護能力一定優于單獨使用的防護等級。
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“阻值誤差百分算，差多差少看四環”是指色環電阻的誤差是用百分數來計算的，其誤差多少要看第四環的顏色來確定。如顏色為金色，則該電阻的誤差是±5％，無色環為±20％，銀色環的則為±10％。
上述三種誤差適用于四環電阻，而五環電阻的誤差是看第五道環，其中紫環的誤差為±o．1％，藍環誤差為±0．2％。綠環誤差為±O．5％，棕環誤差為±1％，紅環誤差為±2％。
六、變頻器應用（壓敏電阻基礎知識）
1、什么是“壓敏電阻”
“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“VoltageDependentResistor”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）”。
2、壓敏電阻電路的“安全閥”作用
壓敏電阻有什么用？
展開 EMS中的浪涌抗擾度電路分析！
當對ACL（或ACN）和PE抗浪涌試驗期間，耦合電路串入10Ω如果電阻忽略了串聯耦合電容的影響，那么短路峰值電流就會變成約（X/12)KA。
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1.壓敏電阻
壓敏電阻的選擇最重要的參數是：最大允許電壓.最大鉗位電壓.能承受浪涌電流。
首先,最大允許電壓電阻電壓大于電源輸出電壓的最大值電壓的最大值,其次,我們應該確保最大鉗位電壓不會超過最大浪涌電壓允許的后級電路;最后,我們應該確保浪涌電流通過壓敏電阻不會超過它所能承受的浪涌電流。
額定功率等其他參數.通過簡單的驗算或實驗可以確定能量脈沖等。
2.Y電容
在進行共模浪涌試驗時，如果考慮到成本等因素，并且在共模路徑中沒有添加壓敏電阻或其他用于夾緊電壓的設備，則應確保Y電容電壓電阻高于試驗電壓。
3.輸入整流二極管
假設最大鉗位電壓大于輸入整流二極管能夠承受的最大反向電壓，則可能損壞二極管。因此，應選擇反向電阻大于最大鉗位電壓的二極管作為輸入整流二極管。
4.共模電感
理論上，共模電感只在共模路徑中起作用，但由于共模電感的兩個繞組并不是完全耦合的，未耦合的部分將作為差模路徑中的差模電感，影響EMC特性。
展開 干貨｜常用電路保護元件有哪些？
利用壓敏電阻的非線性特性，當過電壓出現在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值，從而實現對后級電路的保護。
壓敏電阻的響應時間為ns級，比空氣放電管快，比TVS管稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過電壓保護其響應速度可以滿足要求。壓敏電阻的結電容一般在幾百到幾千pF的數量級范圍，很多情況下不宜直接應用在高頻信號線路的保護中，應用在交流電路的保護中時，因為其結電容較大會增加漏電流，在設計防護電路時需要充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大，但比氣體放電管小。
2、貼片壓敏電阻的作用：
貼片壓敏電阻主要用于保護元件和電路，防止在電源供應、控制和信號線產生的ESD。
3、瞬態抑制二極管：
瞬態抑制器TVS二極管廣泛應用于半導體及敏感器件的保護，通常用于二級保護。基本都會是用于在陶瓷氣體放電管之后的二級保護，也有用戶直接將其用于產品的一級保護。
其特點為反應速度快(為 ps 級) ，體積小 ，脈沖功率較大 ，箝位電壓低等。其 10/1000μs波脈沖功率從400W ～30KW，脈沖峰值電流從 0.52A～544A ；擊穿電壓有從6.8V～550V的系列值，便于各種不同電壓的電路使用。
展開 干貨 | 電源口防雷電路設計要注意什么？
交流電源口防雷電路設計
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交流電源口防雷電路
交流電源口防雷電路
上圖是一個兩級的交流電源口防護電路：
G1和G2為氣體放電管
Rvz1～Rvz6為壓敏電阻
F1和F2為空氣開關
F3和F4為保險
L1和L2是退耦電感。
電路原理簡述如下：
第1級防雷電路為具有共模和差模保護的電路，差模保護采用的壓敏電阻。共模保護采用壓敏電阻和氣體放電管串聯。第1級防雷電路的通流能力較高，通常在幾十kA（8/20us）。第1級防雷電路宜選用空氣開關做短路過流故障的保護器件。
第2級防雷電路的形式與第1級相同，合理設計第1級電路和第2級電路間的電感值，可以使大部分的雷電流通過第1級防雷電路泄放，第2級電路只泄放少部分雷電流，這樣就可以通過第2級電路將防雷器的輸出殘壓進一步降低以達到保護后級設備的目的。第2級防雷電路應選用保險作保護器件。
防護電路中各保護器件的通流量的選擇應達到設計指標的要求并有一定裕量；差模壓敏電阻的壓敏電壓取值可按壓敏電阻章節給出的方法選擇；壓敏電阻和氣體放電管串聯的共模防護電路中，壓敏電阻、空氣放電管的取值仍可按壓敏、放電管單獨并接在線路中時的相關章節給出的計算方法來選取。
交流電源口防雷電路變型
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變型電路1
交流電源口變型電路1
變型電路1將原電路中的電感換成了一定長度的饋電線。規定長度的饋電線所具有的電感量與原電路中電感的感值是基本相同的。
展開 一文看雷擊浪涌的防護解析
（7）絕緣電阻。
對8/20us電流波的單次最大放電電流。
對50Hz交流電，能經受連續9個周波的最大電流的有效值。
（8）電容。
放電管電極間的電容，一般在2～10pF之間，是所有瞬變干擾吸收器件中最小的。
金屬氧化物壓敏電阻
壓敏電阻一般都是以氧化鋅為主要成分，另加少量的其它金屬氧化物（顆粒），如：
鈷、猛、鉍等壓制而成。
由于兩種不同性質的物體組合在一起，相當于一個PN結（二極管），因此，壓敏電阻相當于眾多的PN結串、并聯組成。
5、超高浪涌電壓抑制電路
實例1
上圖是一個可抗擊較強雷電浪涌脈沖電壓的電原理圖，圖中：
G1、G2為氣體放電管，主要用于對高壓共模浪涌脈沖抑制，對高壓差模浪涌脈沖也同樣具有抑制能力；
VR為壓敏電阻，主要用于對高壓差模浪涌脈沖抑制。
經過G1、G2和VR抑制后，共模和差模浪涌脈沖的幅度和能量均大幅度降低。
G1、G2的擊穿電壓可選1000Vp~3000Vp，VR的壓敏電壓一般取工頻電壓最大值的1.7倍。
G1、G2擊穿后會產生后續電流，一定要加保險絲以防后續電流過大使線路短路。
實例2
增加了兩個壓敏電阻VR1、VR2和一個放電管G3，主要目的是加強對共模浪涌電壓的抑制，由于壓敏電阻有漏電流，而一般電子產品都對漏電流要求很嚴格（小于0.7mAp），所以圖中加了一個放電管G3，使平時電路對地的漏電流等于0。
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這類吸波器件主要有壓敏電阻、氣體放電管、TVS 管、固體放電管等。不同的吸波器件對尖峰電壓的抑制也有各自的局限性。如壓敏電阻的電流吸收能力不夠大，氣體放大電管的響應速度較慢。
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4、GDT存在續流問題，故不能單獨用在電源上，如果電源工作電壓大于GDT續流電壓，就會使GDT一直導通，故須搭配壓敏電阻使用。
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</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/dd1910798cb648e5b40187e222ead8a4.png" alt="Untitled2.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 微梁應力分布云圖</strong></p><p>壓敏電阻器的電勢分布云圖，如圖3所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/29e548c4d1144f10b2b1cbe106b395b0.png" alt="Untitled3.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖3 壓敏電阻器電勢分布</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作</p>
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氣體放電管的通流容量比壓敏電阻和TVS管要大，氣體放電管與TVS等保護器件合用時應使大部分的過電流通過氣體放電管泄放，因此氣體放電管一般用于防護電路的最前級，其后級的防護電路由壓敏電阻或TVS管組成，這兩種器件的響應時間很快，對后級電路的保護效果更好。
③防雷電路的設計中，應注重氣體放電管的直流擊穿電壓、沖擊擊穿電壓等參數值的選取。設置在普通交流線路上的放電管，要求它在線路正常運行電壓及其允許的波動范圍內不能動作，則它的直流放電電壓應滿足：min(ufdc)≥1.8UP。式中ufdc直流擊穿電壓，UP為線路正常運行電壓的峰值。
④氣體放電管的絕緣電阻非常高，可以達到千兆歐姆的量級。極間電容的值非常小，一般在5pF以下，極間漏電流非常小，為nA級。
⑤放電管兩端正常運行電壓應低于維持放電的電壓，否則會產生續流問題。
四、注意事項
1、氣體放電管的失效。失效的多數情況下為開路，由于某種原因導致放電管長期處于短路狀態而燒壞時，也可引起短路的失效。氣體放電管使用壽命相對較短，多次沖擊后性能會下降，同時其他放電管在長時間使用會有漏氣失效這種自然失效的情況，因此由氣體放電管構成的防雷器長時間使用后存在維護及更換的問題。
2、當過電壓消失后，要確保放電管及時熄滅，以免影響線路的正常工作。這就要求放電管的過保持電壓盡可能高，以保證正常線路工作電壓不會引起放電管的持續導通（即續流問題）。
3、確定線路所能承受的最高瞬時電壓值，要確保放電管的沖擊擊穿電壓值必須低于此值。以確保當瞬間過壓來臨時，放電管的反映速度快于線路的反映速度，搶先一步將過電壓限制在安全值。
展開 【原創分享】電阻的類別及分類
前面兩節講解到：
（1）電阻的概念
（2）電導的概念以及電阻值的計算與電導值的計算和電阻與電導之間的關系。
雖然我們了解了電阻也了解了電阻值的計算，但是電阻器畢竟是一個物品，那么一個物品就要有規格、包裝、以及封裝形式。
那么不同的電阻應用的電路不同，不同的電阻起的作用也不同。
電阻器如果宏觀的角度來分類：即為：固定阻值電阻、可變阻值電阻、敏感型電阻。
如圖所示：
這是固定阻值電阻器
其固定阻值電阻器又可分為：貼片型與直插型
可變阻值電阻：可變電阻、電位器
如圖所示：
敏感型電阻；由于敏感型電阻種類較多，現只展現其中的幾種
如圖所示：
這是壓敏電阻器
敏感型電阻器可以分為：壓敏電阻、光敏電阻、磁敏電阻、力敏電阻，熱敏電阻等等
這是按照電阻的特性及阻值的變化方式分類
如果按照標準方式分類：色環標注法、直接標注法
色環標注法需要進行查詢色環表：
直接標注法如圖所示：
這就是按照宏觀的分類對電阻進行了一次分類，但是這樣夠了嗎？遠遠不夠！！！為什么？重點就是固定阻值的電阻，難道固定阻值電阻只有一種材料？這個是不可能的。
那么如果以固定阻值電阻器、可調電阻器、敏感電阻器這樣來分類的話，大體就可以分為這幾類。
那么如果我們拋開本質不研究其外在的物理特性，而研究其內部，研究其材料、結構、特性。
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我想這會是一場非常有意思的討論。
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