一、压敏电阻器的应用原理

压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件，可以用来代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合。压敏电阻器可以对 IC 及其它设备的电路进行保护，防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流（如雷击等）而造成对它们的损坏。使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的 IC 或设备电路上，当电压瞬间高于某一数值时，压敏电阻器阻值迅速下降，导通大电流，从而保护 IC 或电器设备；当电压低于压敏电阻器工作电压值时，压敏电阻器阻值极高，近乎开路，因而不会影响器件或电器设备的正常工作。

二、压敏电阻的命名

1、 压敏电阻的命名；我国规定压敏电阻用“MY”表示.。J 为家用、后缀字母 W－稳压 G－过压 P 高频电路 L－防雷 H－灭弧 Z－消噪 B－补偿 C－消磁 N－高性能或高可靠。

三、压敏电阻的分类：

现有压敏电阻在配方和性能上分为相互不能替代的两大类：

1 高压型压敏电阻

高压型压敏电阻，其优点是电压梯度高（100～250V/mm）、大电流特性好（V10kA/V1mA≤1.4）但仅对窄脉宽(2≤ms)的过压和浪涌有理想的防护能力，能量密度较小，（50～300J/cm3。

2 高能型压敏电阻

高能型压敏电阻，其优点是能量密度较大（300J/cm3～750J/cm3），承受长脉宽浪涌能力强，但电压梯度较低（20V/mm～500V/mm），大电流特性差（V10kA/V1mA>2.0）。

这两种配方的性能差别造成了许多应用上的“死区”，在 10kV 电压等级的输配电系统中广泛采用了真空开关，由于它动作速度快、拉弧小，会在操作瞬间造成极高过压和浪涌能量，如果选用高压型压敏电阻加以保护（如避雷器），虽然它电压梯度高、成本较低，但能量容量小，容易损坏；如果选用高能型压敏电阻，虽然它能量容量大，寿命较长，但电压梯度低，成本太高，是前者的 5～13倍。在中小功率变频电源中，过压保护的对象是功率半导体器件，它对压敏电阻的大电流特性和能量容量的要求都很严格，而且要同时做到元件的小型化。高能型压敏电阻在能量容量上可以满足要求，但大电流性能不够理想，小直径元件的残压比较高，往往达不到限压要求；高压型压敏电阻的大电流特性较好，易于小型化，但能量容量不够，达不到吸能要求。中小功率变频电源在这一领域压敏电阻的应用几乎还是空白。

压敏电阻器的种类

压敏电阻器可以按结构、制造过程、使用材料和伏安特性分类。

1．按结构分类 压敏电阻器按其结构可分为结型压敏电阻器、体型压敏电阻器、单颗粒层压敏电阻器和薄膜压敏电阻器等。

结型压敏电阻器是因为电阻体与金属电极之间的特殊接触，才具有了非线性特性，而体型压敏电阻器的非线性是由电阻体本身的半导体性质决定的。

2．按使用材料分类 压敏电阻器按其使用材料的不同可分为氧化锌压敏电阻器、碳化硅压敏电阻器、金属氧化物压敏电阻器、锗（硅）压敏电阻器、钛酸钡压敏电阻器等多种。

3．按其伏安特性分类 压敏电阻器按其伏安特性可分为对称型压敏电阻器（无极性）和非对称型压敏电阻器（有极性）。

压敏电阻器的作用与应用： 压敏电阻器广泛地应用在家用电器及其它电子产品中，起过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等作用。

四、压敏电阻的主要参数

压敏电阻器的主要参数有标称电压、电压比、最大控制电压、残压比、通流容量、漏电流、电压温度系数、电流温度系数、电压非线性系数、绝缘电阻、静态电容等。

1．压敏电压： 所谓压敏电压，即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值，大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值，其产品的压敏电压范围可以从10－9000V不等。可根据具体需要正确选用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC，式中，Vp为电路额定电压的峰值。VAC为额定交流电压的有效值。ZnO压敏电阻的电压值选择是至关重要的，它关系到保护效果与使用寿命。如一台用电器的额定电源电压为 220V，则压敏电阻电压值V1mA=1.5Vp=1.5×1.414×220V=476V，V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V，因此压敏电阻的击穿电压可选在 470－480V之间。MYG05K规定通过的电流为 0.1mA，MYG07K、MYG10K、MYG14K、MYG20K标称电压是指通过 1mA直流电流时，压敏电阻器两端的电压值。

2．最大允许电压（最大限制电压）：此电压分交流和直流两种情况，如为交流，则指的是该压敏电阻所允许加的交流电压的有效值，以ACrms表示，所以在该交流电压有效值作用下应该选用具有该最大允许电压的压敏电阻，实际上V1mA与ACrms间彼此是相互关联的，知道了前者也就知道了后者，不过ACrms对使用者更直接，使用者可根据电路工作电压，可以直接按ACrms来选取合适的压敏电阻。在交流回路中，应当有：min(U1mA) ≥(2.2～2.5)Uac，式中Uac为回路中的交流工作电压的有效值。上述取值原则主要是为了保证压敏电阻在电源电路中应用时，有适当的安全裕度。对直流而言在直流回路中，应当有：min(U1mA) ≥(1.6～2)Udc，式中Udc为回路中的直流额定工作电压。在交流回路中，应当有：min(U1mA) ≥(2.2～2.5)Uac，式中Uac为回路中的交流工作电压的有效值。上述取值原则主要是为了保证压敏电阻在电源电路中应用时，有适当的安全裕度。在信号回路中时，应当有：min(U1mA)≥(1.2～1.5)Umax，式中Umax为信号回路的峰值电压。压敏电阻的通流容量应根据防雷电路的设计指标来定。一般而言，压敏电阻的通流容量要大于等于防雷电路设计的通流容量。

3．通流容量： 所谓通流容量，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为 25℃情况下，对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超过± 10％时的最大脉冲电流值。为了延长器件的使用寿命，ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量。然而从保护效果出发，要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下，实际发生的通流量是很难精确计算的。简单的讲-通流容量也称通流量，是指在规定的条件（以规定的时间间隔和次数，施加标准的冲击电流）下，允许通过压敏电阻器上的最大脉冲（峰值）电流值。一般过压是一个或一系列的脉冲波。实验压敏电阻所用的冲击波有两种一种是为 8/20μs波，即通常所说的波头为 8μs波尾时间为 20μs的脉冲波，另外一种为 2m的方波。

4．最大限制电压： 最大限制电压是指压敏电阻器两端所能承受的最高电压值，它表示在规定的冲击电流Ip 通过压敏电阻时次两端所产生的电压此电压又称为残压，所以选用的压敏电阻的残压一定要小于被保护物的耐压水平Vo,否则便达不到可靠的保护目的，通常冲击电流Ip 值较大，例如 2.5A 或者 10A，因而压敏电阻对应的最大限制电压 Vc 相当大，例如 MYG7K471其Vc=775(Ip=10A 时)。

5．最大能量(能量耐量)：压敏电阻所吸收的能量通常按下式计算 W=kIVT(J)

其中 I流过压敏电阻的峰值

V在电流 I 流过压敏电阻时压敏电阻两端的电压

T电流持续时间

k电流 I 的波形系数对：2ms 的方波 k=1

8/20μs 波 k=1.4

10/1000μsk=1.4

压敏电阻对2ms 方波，吸收能量可达 330J 每平方厘米；对 8/20μs 波，电流密度可达 2000A每立方厘米，这表明他的通流能力及能量耐量都是很大的一般来说压敏电阻的片径越大，它的能量耐量越大，耐冲击电流也越大，选用压敏电阻时还应当考虑经常遇到能量较小、但出现频率次数较高的过电压，如几十秒、一两分钟出现一次或多次的过电压，这时就应该考虑压敏电阻所能吸收的平均功率。

6．电压比： 电压比是指压敏电阻器的电流为 1mA 时产生的电压值与压敏电阻器的电流为0.1mA 时产生的电压值之比。

7．额定功率： 在规定的环境温度下所能消耗的最大功率。

8．最大峰值电流 一次：以 8/20μs 标准波形的电流作一次冲击的最大电流值，此时压敏电压变化率仍在±10%以内。2 次：以8/20μs 标准波形的电流作两次冲击的最大电流值，两次冲击时间间隔为 5 分钟，此时压敏电压变化率仍在±10%以内。

9．残压比： 流过压敏电阻器的电流为某一值时，在它两端所产生的电压称为这一电流值为残压。残压比则的残压与标称电压之比。

10．漏电流： 漏电流又称等待电流，是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下，流过压敏电阻器的电流。

11．电压温度系数： 电压温度系数是指在规定的温度范围（温度为 20~70℃）内，压敏电阻器标称电压的变化率，即在通过压敏电阻器的电流保持恒定时，温度改变 1℃时压敏电阻两端的相对变化。

12．电流温度系数： 电流温度系数是指在压敏电阻器的两端电压保持恒定时，温度改变1℃时，流过压敏电阻器电流的相对变化。

13．电压非线性系数： 电压非线性系数是指压敏电阻器在给定的外加电压作用下，其静态电阻值与动态电阻值之比。

14．绝缘电阻： 绝缘电阻是指压敏电阻器的引出线（引脚）与电阻体绝缘表面之间的电阻值。

15．静态电容： 静态电容是指压敏电阻器本身固有的电容容量。

五、压敏电阻和TVS管的异同:

压敏电阻：

1. 压敏电阻反应速度较慢，为ns级。

2. 压敏电阻具有尺寸小，不占空间，成本低等因数．可靠性较差，易老化，使用寿命较短。

3.压敏电阻cj大,反应慢,抗ESD就象被人打了七伤拳,每打一次都受点内伤,最后多打几次,内脏破裂而亡.

4. 压敏电阻采用物理吸收原理，每经过一次ESD事件,材料就会受到一定物理损伤,形成永久性的漏电通道；

5. 压敏电阻是0603，封装工作电压5v, 容值0.2pf是业界中目前最低的容值，

6. 压敏电阻是电阻的一种,瞬间大电压过来时阻值变小泄压

TVS管：

1. TVS管的反应速度很快，为ps级

2. TVS管的可靠性高，不易劣化，使用寿命长。

3. TVS钳制电压比较低，但价格较高。

4. ESDdiode也属TVS管类,但它与一般的TVS管不同,ESD管承受瞬间电流比较小,所以Package做起来会比较小;要求承受电流时间也不同,一般TVS管是10/1000us,而ESD diode管用在ns级别上,其实还有很多不同的,就别多说了!!

5. TVS是采用的半导体钳位原理,在经历ESD事件时,瞬间将能量传递出去,对器件本身并无影响.

6. TVS一般用于处级和次级保护,而ESD主要用于板级保护．

7. 选择TVS一般是看器件的功率和封装,ESD器件一般看中的是它的ESD rating (HBM/MM)和IEC61000-4-2的LEVEL,高速的USB和I/O很重视它的C．当然他们的ppk.IPP.VC.Vbr.Vm也都很重要．

8. TVS是一种二极管,受高压会反向击穿,高压直接泄地

9. TVS耐压值高，ESD效果好，成本贵