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簡述壓敏電阻特點和工作原理

一、壓敏電阻性能特點：

壓敏電阻是指“在一定電壓范圍內，電阻值隨電壓而變的電阻”，或者是說“電阻值對電壓敏感”的電阻器（英文名稱為： varistor）。

壓敏電阻是半導體元件。當施加在壓敏電阻兩端的電壓從0至U1mA（壓敏電壓）時,流經壓敏電阻的電流≤1mA，壓敏電阻阻值較大，我們可以認為在這一段壓敏是“絕緣體”；當瞬間脈沖高壓入侵時，脈沖電壓峰值超過壓敏電壓，壓敏電阻阻值迅速變小,動作反應時間小于20*10^-9秒，壓敏“瞬間”變?yōu)椤皩w”。例如：當壓敏兩端脈沖電壓峰值是壓敏電壓U1mA的2倍時，壓敏的電阻值通常小于1Ω，它完全是導體了。

壓敏電阻作用：壓敏電阻工作時，抑制的是單個或間歇的多個瞬間浪涌電壓/電流脈沖。

浪涌持續(xù)時間：浪涌電壓/電流持續(xù)時間是微秒、毫秒級的。如常見的1.2/50μs（標準電壓波），8/20μs（電流短波），10/1000μs（電流長波），2mS（方波）等這類瞬間脈沖，對線路中元器件的沖擊猶如“海浪拍岸”，抑制減弱這類破壞性浪涌脈沖是壓敏電阻的專業(yè)專職。而對于施加在其兩端的長時間的過電壓，壓敏電阻則“身陷險境”弱點顯現。

壓敏電阻的弱點：不能耐受長時間的過電壓。對于出現在AC電網里的故障過電壓，如果AC電壓的峰值＞壓敏電壓U1mA，則流過壓敏電阻的電流＞1mA，壓敏電阻就處于導通狀態(tài)，此時，連續(xù)涌入壓敏電阻的電流就像“決堤的海嘯”（參閱下圖1）。由于壓敏的功率很小，數秒至數小時內就會出現壓敏電阻冒煙燃燒、內部瓷體穿孔的狀況，這個要特別注意。

（圖1）

二、壓敏電阻工作原理：

對于壓敏電阻工作原理有各種各樣的描述，為了方便大家理解，下面從“分流作用”和“分壓作用”角度來簡單闡述一下。

分流作用：從電流角度講，遭遇高壓脈沖時，壓敏電阻阻值瞬間變得遠小于與之并聯的被保護電路的總體阻抗值，脈沖電流大部分通過壓敏電阻，流向設備外端，壓敏電阻起到分流作用，將脈沖大電流的大部分“拒之門外”，保護設備免受瞬間大電流高能量的侵擾。如下圖2：

（圖2）

分壓作用：從電壓角度來講，由于源阻抗R₀的配合分擔了部分脈沖電壓，脈沖電壓在壓敏電阻上只剩下小部分電壓——殘余電壓（壓敏的重要參數），選用合適規(guī)格的壓敏電阻使殘余電壓小于被保護電路元器件的絕緣耐壓，設備就不會因高壓脈沖而損壞了。

高壓脈沖瞬間消失后，壓敏電阻瞬間又恢復絕緣狀態(tài)，繼續(xù)待命。

備注——關于源阻抗R₀：

上圖2中源阻抗R₀定義：在電路上自產生脈沖高電壓的源頭之處起（可以把脈沖高壓源頭看做一個“電源”），該“電源”與壓敏電阻形成的回路上，壓敏電阻以外的所有元器件及導線的阻抗總和。

R₀在電路上起到了分擔脈沖電壓、阻礙脈沖電流、消耗脈沖能量的積極作用，有經驗的工程師在電路設計時會有意增加R₀。

對于測試設備，R₀就是設備本身的阻抗。例如：常用的6kV/3k組合波設備，阻抗R₀就是2歐姆。