压敏电阻命名规则及应用

ZNR(英文ZincOxideNonlinearResistortos 也称压敏电阻)

压敏电阻（氧化锌压敏电阻）又称突波吸收器,系一种具有电压电流对称特性之压敏属性电阻器.它主要的设计是用来保护所有的电子产品或元件免于受开关或雷击诱发所产生之突波的影响,而其非线性指数的特性与广泛的应用范围以及可以量产等优点,已逐渐地被应用在各种不同领域的电子工程方面。

 
    中国规定压敏电阻用字母“MY”表示，如加J为家用，后面的字母W、G、P、L、H、Z、B、C、N、K分别用于稳压、过压保护、高频电路、防雷、灭弧、消噪、补偿、消磁、高能或高可靠等方面。压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持续电流，在用作过压保护时必须考虑到这一点。压敏电阻的选用，一般选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数。

  
1、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=467V，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。  
2、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，则选用2－20KA的产品。如手头产品的通流量不能满足使用要求时，可将几只单个的压敏电阻并联使用，并联后的压敏电不变，其通流量为各单只压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同，否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻。

压敏电阻的构造及物理特性：

   压敏电阻是一种用得最多的限压器件。压敏电阻有碳化硅压敏电阻和氧化锌压敏电阻。常用的是氧化锌（Zno）压敏电阻，它主要是以氧化锌为原料，添加多种微量金属氧化物，它的外面包封环氧树脂(可添加颜料).
它相当于一个可变电阻，并联于电路中的。当电路在正常使用时，压敏电阻的阻抗很高，漏电流很小，可视为开路，对电路几乎没有影响。但当一很高的突波电压到来时，压敏电阻的电阻值瞬间下降，使它可以流过很大的电流，同时将过电压箝位在一定数值。由于压敏电阻的突波承受能力取决于它的物理尺寸，因而有可能获得不同的浪涌电流值。

优点：通流量大，最大可达70KA。
响应速度效快，对于急速的电涌响应一般小于10ns。
功耗小，正常工作状态下，漏电流为μA(微安)数量级。
成本低，价格廉。
缺点：可靠性较差，易老化，不可恢复性
应用：
广泛的应用在汽车电子、通迅、计算机、消费类电子产品、军用电子产品等方面，特别是在LCD、键盘、I/O接口、IC、MOSFET、CMOS、传感器、手机、DVD、AV、ABS、马达控制板、MP3、PDA、USB接口及高速数据信号线路上进行保护等。

压敏电阻的技术参数：
压敏电压U1mA：通常以在压敏电阻上通过1mA直流电流时的电压来表示其是否导通的标志电压，这个电压就称为压敏电压UN或U1mA，，我们有时也把它叫做击穿电压。压敏电压的误差范围一般是±10%。
在试验和实际使用中，通常把压敏电压从正常值下降10%作为压敏电阻失效的判据。
压敏电阻的压敏电压范围：18V～1800V。
最大持续工作电压 ACrms/DC： 指压敏电阻能长期承受的最大交流电压Uac (有效值)或最大直流电压值Udc。一般Uac≈0.64U1mA；Udc≈0.83U1mA 。
续工作电压不需进行计算，可直接在产品技术参数第一列查找Maximum Allowable Voltage的值，如标称电压470V的压敏电阻的最大持续工作电压就是AC300V或DC385V。这个参数是选型的重要依据。
限制电压（箝位电压）VC ：当压敏电阻流过某一脉冲电流时，在压敏电阻两端显现的电压最大值。技术规格书中的最大箝位电压是在给定的脉冲电流下的值（ 5D是5A，7D是10A， 10D是25A， 14D是50A， 20D是100A）。实际使用中，压敏电压越高，流过的冲击电流越大，限制电压（或称残压）就越高。其数值可从产品的U-I曲线上查到。
通流量（最大冲击电流）Imax：按规定的时间间隔和次数，在压敏电阻上施加8/20μs波冲击时，通过的最大电流值称为冲击通流容量，简称通流量。冲击的次数越多，每次冲击的电流就应越小。见技术规格书中的“浪涌寿命次数定额”。
漏电流Ip（μA）：压敏电阻在额定直流电压（一般为0.83 U1mA）作用下流过的电流，称为漏电流。
极间电容：是由压敏电阻的面积大小及压敏电压来决定的，电容的大小会影响压敏电阻器件的响应时间。一般压敏电阻的极间电容大于500PF，因此，通信信号线一般不用它进行保护，因为它会产生信号的损失。
耐冲击能量：压敏电阻瞬间吸收的焦耳能量。它的计算公式为： E="K"*Vc*Ip*T 式中： K----是一个常量系数，视不同的脉冲波形而定：K=1 是一种均匀分布的波形，K=1.4为10/1000和8/20μs的波形。 Vc----是最大箝位电压 。   Ip----是最大通流量。   T----是脉冲持续的时间。

压敏电阻使用：
压敏电阻器应该在其额定的参数条件以内工作，否则有可能导致压敏电阻发热劣化、甚至击穿的后果。压敏电阻的失效模式主要为短路，如果短路时间过长，会发生爆炸、起火，损坏周边的部件；也有可能出现开路。
选型：
1． 压敏电阻的工作环境：
应该在技术条件规定的范围以内：
环境温度：－40C～＋85 ℃ ；
相对湿度：＋40±2℃时，最大可达96％ ；
大气压力：达8.5KPa。
2．压敏电压的选取
取。连续施加在压敏电阻两端的电源电压，不能超过规格表中列出的?°最大持续工作电压?±值。
3．还要充分考虑到电网（或电路）工作电压的波动幅度, 选取压敏电阻的压敏电压值时，要留有足够的余量。国内一般的波动幅度为30%。
4．根据电路上可能感应的最大浪涌电流选取压敏电阻的大小。通过压敏电阻的最大浪涌电流不应超过技术规格书中的?°最大冲击电流?±值(也就是最大通流量)。考虑到要耐受多次冲击时，应该选用能耐受10次以上冲击的浪涌电流值。
5．压敏电阻的箝位电压必须小于被保护的部件或设备能承受的最大电压（即安全电压）。
6．当浪涌脉冲以很短的间歇重复施加于压敏电阻时，设计师应计算此时的平均功率，并应该使其低于规格表中列出的?°额定功率?±。
7．压敏电阻不应该靠近发热或可燃元器件安装，最好要有大于3毫米的间隔，以免损坏其它元器件。

压敏电阻分类：
按外形分：圆形、方形（ 34Χ34）。
按圆形的基片直径分：Φ5﹑Φ7﹑Φ9﹑Φ10﹑Φ14﹑Φ20﹑Φ25 Φ32﹑Φ34﹑Φ40﹑Φ53。
按电压分：低 ：压敏电压18～82V;   中：100V~510V;   高：560V~1800V。
按吸收能量分：标准的和高焦耳的。
压敏电阻的测试方法
(1)测压敏电压时，通过的规定电流为1mA。
(2)最大连续交流电压或直流电压与温度的关系：

压敏电阻品牌：

国外品牌:西门子(EPCOS),舜全(CNR),维勤(GVR),联顺(ZOV),嵩隆(SAS,VDR),光基(ZNR)
国内品牌:西无二厂(MYG),陕西华星,汕头鸿志(HEL),佛山科星(KVR)。

氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用

“压敏电阻是中国大陆的名词，意思是"在一定电流电压范围内电阻值随电压而变"，或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。相应的英

文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”。
   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（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，压敏电阻器是按其用途来命名的，称为"突波吸收器"。压敏电阻器按其用途有时也称为“电冲击（浪涌）抑制器（吸

收器）”。

一、氧化锌压敏电阻器微观结构及特性
氧化锌压敏电阻器是一种以氧化锌为主体、添加多种金属氧化物、经典型的电子陶瓷工艺制成的多晶半导体陶瓷元件。它的微观结构如

图1所示。氧化锌陶瓷是由氧化锌晶粒及晶界物质组成的，其中氧化锌晶粒中掺有施主杂质而呈N型半导体，晶界物质中含有大量金属氧

化物形成大量界面态，这样每一微观单元是一个背靠背肖特基势垒，整个陶瓷就是由许多背靠背肖特基垫垒串并联的组合体。图2是压敏

电阻器的等效电路。

氧化锌压敏电阻器的典型V-I特性曲线如图3所示：

预击穿区：在此区域内，施加于压敏电阻器两端的电压小于其压敏电压，其导电属于热激发电子电导机理。因此，压敏电阻器相当于一

个10MΩ以上的绝缘电阻(Rb远大于Rg)，这时通过压敏电阻器的阻性电流仅为微安级，可看作为开路。该区域是电路正常运行时压敏电阻

器所处的状态。
   击穿区：压敏电阻器两端施加一大于压敏电压的过电压时，其导电属于隧道击穿电子电导机理(Rb与Rg相当)，其伏安特性呈优异的非

线性电导特性，即：
                                               I=CVα
其中     I通过压敏电阻器的电流                            C与配方和工艺有关的常数
         V压敏电阻器两端的电压                            α为非线性系数，一般大于30
 

由上式可见，在击穿区，压敏电阻器端电压的微小变化就可引起电流的急剧变化，压敏电阻器正是用这一特性来抑制过电压幅值和吸收

或对地释放过电压引起的浪涌能量。
上升区：当过电压很大，使得通过压敏电阻器的电流大于约100A/cm2时，压敏电阻器的伏安特性主要由晶粒电阻的伏安特性来决定。此

时压敏电阻器的伏安特性呈线性电导特性，即：
                                             I=V/Rg
上升区电流与电压几乎呈线性关系，压敏电阻器在该区域已经劣化，失去了其抑制过电压、吸收或释放浪涌的能量等特性。
    根据压敏电阻器的导电机理，其对过电压的响应速度很快，如带引线式和专用电极产品，一般响应时间小于25纳秒。因此只要选择

和使用得当，压敏电阻器对线路中出现的瞬态过电压有优良的抑制作用，从而达到保护电路中其它元件免遭过电压破坏的目的。

二、特点
(1) 通流容量大
(2) 限制电压低
(3) 响应速度快
(4) 无续流
(5) 对称的伏安特性(即产品无极性)
(6) 电压温度系数低

三、氧化锌压敏电阻器应用及注意事项
1、氧化锌压敏电阻器应用原理
压敏电阻器与被保护的电器设备或元器件并联使用。当电路中出现雷电过电压或瞬态操作过电压Vs时，压敏电阻器和被保护的设备及元

器件同时承受Vs，由于压敏电阻器响应速度很快，它以纳秒级时间迅速呈现优良非线性导电特性(见图3中击穿区)，此时压敏电阻器两端

电压迅速下降，远远小于Vs，这样被保护的设备及元器件上实际承受的电压就远低于过电压Vs，从而使设备及元器件免遭过电压的冲击

。
2、氧化锌压敏电阻器的参数选择
   根据被保护电源电压选择压敏电阻器的规定电流下的电压V1mA。一般选择原则为：
对于直流回路：V1mA≥2.0VDC
对于交流回路：V1mA≥2.2V有效值

   如果电器设备耐压水平Vo较低，而浪涌能量又比较大，则可选择压敏电压V1mA较低、片径较大的压敏电阻器；如果Vo较高，则可选择

压敏电压V1mA较高的压敏电阻器，这样既可以保护电器设备，又能延长压敏电阻使用寿命。
3、氧化锌压敏电阻器的使用方法
压敏电阻器是一种无极性过电压保护元件，无论是交流还是直流电路，只需将压敏电阻器与被保护电器设备或元器件并联即可达到保护

设备的目的(如图4所示)

     当过电压幅值高于规定电流下的电压，过电流幅值小于压敏电阻器的最大峰值电流时(若无压敏电阻器足以使设备元器件破坏)，压

敏电阻器处于击穿区，可将过电压瞬时限制在很低的幅值上，此时通过压敏电阻器的浪涌电流幅值不大(<100A/cm2),不足以对压敏电阻

器产生劣化；当过电压幅值很高时，压敏电阻器将过电压限制在较低的水平上(小于设备的耐压水平)，同时通过压敏电阻器的冲击电流

很大，使压敏电阻器性能劣化即将失效，这时通过熔断器的电流很大，熔断器断开，这样既可使电器设备、元器件免受过电压冲击，也

可避免由于压敏电阻器的劣化击穿造成线路L-N、L-PE之间短路(推荐的熔断器规格见表1)。
                                                     

    压敏电阻器在电路的过电压防护中，如果正常工作在图3的预击穿区和击穿区，理论上是不会损坏的。但由于压敏电阻器要长期承受

电源电压，电路中暂态过电压、超能量过电压随机的不断冲击及吸收电路储能元件释放能量，因此，压敏电阻器也是会损坏的，它的寿

命根据所在电路经受的过电压幅值和能量的不同而不同。

应用类型
不同的使用场合，应用压敏电阻的目的，作用在压敏电阻上的电压/电流应力并不相同，因而对压敏电阻的要求也不相同，注意区分这种

差异，对于正确使用是十分重要的。
    根据使用目的的不同，可将压敏电阻区分为两大类：①保护用压敏电阻，②电路功能用压敏电阻。
 保护用压敏电阻
（1） 区分电源保护用，还是信号线，数据线保护用压敏电阻器，它们要满足不同的技术标准的要求。
（2） 根据施加在压敏电阻上的连续工作电压的不同，可将跨电源线用压敏电阻器可区分为交流用或直流用两种类型，压敏电阻在这两

种电压应力下的老化特性表现不同。
（3） 根据压敏电阻承受的异常过电压特性的不同，可将压敏电阻区分为浪涌抑制型，高功率型和高能型这三种类型。
★浪涌抑制型：是指用于抑制雷电过电压和操作过电压等瞬态过电压的压敏电阻器，这种瞬态过电压的出现是随机的，非周期的，电流

电压的峰值可能很大。绝大多数压敏电阻器都属于这一类。
★高功率型：是指用于吸收周期出现的连续脉冲群的压敏电阻器，例如并接在开关电源变换器上的压敏电阻，这里冲击电压周期出现，

且周期可知，能量值一般可以计算出来，电压的峰值并不大，但因出现频率高，其平均功率相当大。
★高能型：指用于吸收发电机励磁线圈，起重电磁铁线圈等大型电感线圈中的磁能的压敏电压器，对这类应用，主要技术指标是能量吸

收能力。
压敏电阻器的保护功能，绝大多数应用场合下，是可以多次反复作用的，但有时也将它做成电流保险丝那样的"一次性"保护器件。例如

并接在某些电流互感器负载上的带短路接点压敏电阻。
 电路功能用压敏电阻
压敏电阻主要应用于瞬态过电压保护，但是它的类似于半导体稳压管的伏安特性，还使它具有多种电路元件功能，例如可用作：
（1）直流高压小电流稳压元件，其稳定电压可高达数千伏以上，这是硅稳压管无法达到的。
（2）电压波动检测元件。
（3）直流电瓶移位元件。
（4）均压元件。
（5）荧光启动元件

压敏电阻器的型号命名方法

 国产压敏电阻器的型号命名分为四部分，各部分的含义见下表

第一部分用字母 “M” 表示主称为敏感电阻器。
第二部分用字母 “Y” 表示敏感电阻器为压敏电阻器。
第三部分用字母表示压敏电阻器的用途的特征。
第四部分用数字表示序号，有的在序号的后面还标有标称电压、通流容量或电阻体直径、电压误差、标称电压等。
例如：