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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”變為“導體”。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。

浪涌持續時間：浪涌電壓/電流持續時間是微秒、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，此時，連續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，繼續待命。

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。