浅谈“压敏电阻”
目录
一、原理
一）钳位原理：
二）恢复过程与特性
1、恢复过程：
2、恢复特性：
三）电路应用
二、特点及用途
一）用途
二）特点
一、原理
压敏电阻是一种电压敏感型非线性电阻器，其电阻值随外加电压变化而变化（与齐纳二极管原理类似），达到一定电压值便导通。主要由金属氧化锌等金属氧化物半导材料构成。
| 工作区状态 | 原理 |
| 低电压区（漏电流区） | 电压<压敏电压，电阻极高（兆欧级），漏电流很小，几乎不导通，相当于断路，对电路无影响 |
| 非线性区（击穿区） | 电压>压敏电压，电阻值迅速下降（毫欧级），电流急剧增加，进入导通状态，将过电压钳位在安全范围内，保护电路。 |
| 饱和区 | 电压继续升高，电阻值很低，电流很大，长时间工作会因过热而损坏。（因此要耐压值选择要尽可能高于冲击电压） |
一）钳位原理：
| 正常电压下 | 压敏电阻值极高，相当于一个断开状态开关，留过电流极小（漏电流），对电路几乎没有影响。 |
| 过电压出现时 | 电路中出现超过阈值电压瞬态过电压，压敏电阻组织迅速降低，相当于一个闭合开关，将过电压能量通过自身泄放，并将电压钳位在一个相对固定的较低值，称为钳位电压。 钳位电压<被保护元件耐压值，确保敏感元件不会因过电压而损坏。 |
二）恢复过程与特性
1、恢复过程：
| 过电压消失 | 导致压敏电阻导通的瞬态电压消失后，其两端电压<压敏电阻阈值电压； |
| 电阻值回升 | 电阻值迅速从低阻状态回升到高阻状态（兆欧级）； |
| 恢复正常状态 | 压敏电阻恢复初始高阻抗状态，漏电流再次变得极小，几乎不导通，不影响电路。等待下一次过电压的出现。 |
2、恢复特性：
| 快恢复性 | 恢复时间通常在纳秒（ns）级，能够迅速响应连续的过电压冲击 |
| 可逆性 | 只要过电压不超过压敏电阻的极限承受能力，其导通和恢复过程是可逆的，能够多次重复使用。 |
| 自保护机制 | 如果过电压持续时间过长或能量过大，可能导致压敏电阻过热损坏。 |
三）电路应用
压敏电压（Piezoelectric Voltage）是指由压电材料在受到外力作用时产生的电压。这种现象称为压电效应。具体来说，当材料受到机械压力或应变时，会在其表面产生电荷，从而引起电压的变化。在电子和传感器应用中，压敏电压用于检测压力、振动或冲击等机械变化。
二、特点及用途
一）用途
压敏电阻主要用于保护电路，一般并联于电路中，一端接电源输入，另一端接地，防止瞬态过电压对电子设备造成损害。
| 用途 | 详述 |
| 过电压保护 | 1）电源系统：在交流（AC）输入侧（并联于电路中）抑制浪涌电压，保护电源及后继电路； 2）电子设备：保护家用电器、通信设备、计算机等免受雷击、电网波动等引起的过电压损害； 3）汽车电子：保护车载电子设备免受点火系统或外部干扰带来的脉冲电压影响。 |
| 静电放电（ESD）保护 | 用于信号线、电源线等易受静电干扰的部位，联想到PESD3v3LIBA类型的“静电和浪涌保护(TVS/ESD)双向二极管”，吸收ESD能量，防止设备损坏。 |
| 抑制浪涌电流和尖峰脉冲 | 在开关电源、电机驱动电路中，吸收开关过程中产生的浪涌电流和尖峰脉冲，提高电路稳定性。 |
| 其他应用 | 1）电压稳定：在高电压小电流电路中，起到稳压作用； 2）均压：在高压电路中，平衡各元件承受的电压； 3）荧光启动：用于荧光灯的启动电路。 |
二）特点
| 特点 | 详述 |
| 响应速度快 | 压敏电阻响应时间在纳秒（ns）级，能够迅速对瞬态过电压做出反应。 |
| 通流容量大 | 能够承受较大的浪涌电流，有效应对各种过电压情况。 |
| 稳定性好 | 经过合理设计与选型，压敏电阻能在多次过电压冲击下保持稳定的性能。 |