压敏电阻及选用方法

1 压敏电阻器的型号命名

SJ1152-82部颁标准中压敏电阻器的型号命名分为四部分，各部分的含义见表1。 

表1 压敏电阻器的型号命名及含义

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： 

MYL1-1（防雷用压敏电阻器） 

MY31-270/3（270V/3kA普通压敏电阻器） 

MYL表示防雷型压敏电阻 

M——敏感电阻器 

M——敏感电阻器 

Y——压敏电阻器 

Y——压敏电阻器 

L——防雷用 

31——序号 

1-1——序号 

270——标称电压为270V 

3——通流容量为3kA 

2 压敏电阻特性及参数   

2.1压敏电阻的特性：

压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻元件；电阻对电压较敏感，当电压达到一定数值时，电阻迅速导通。由于压敏电阻具有良好的非线特性、通流量大、残压水平低、动作快和无续流等特点。被广泛应用于电子设备防雷，电源及器件的过压保护。 

2.2  主要参数： 

（1）残压：压敏电阻在通过规定波形的大电流时其两端出现的最高峰值电压。 

（2）通流容量：按规定时间间隔与次数在压敏电阻上施加规定波形电流后，压敏电阻参考电压的变化率仍在规定范围内所能通过的最大电流幅值。 

（3）泄漏电流：在参考电压的作用下，压敏电阻中流过的电流。 

（4）额定工作电压：允许长期连续施加在压敏电阻两端的工频电压的有效值。而压敏电阻在吸收暂态过电压能量后自身温度升高，在此电压下能正常冷却，不会发热损坏。 

2.3压敏电阻的不足：

（1）寄生电容大 压敏电阻具有较大的寄生电容，一般在几百至几千微微法的范围。在高频信号系统中会引起高频信号传输畸变，从而引起系统正常运行。 

   （2）泄漏电流的存在 压敏电阻的泄漏电流指标既关系到被保护电子系统的正常运行，又关系到压敏电阻自身的老化和使用寿命。 

2.4压敏电阻的损坏形式：

当压敏电阻在抑制暂态过电压时能量超过其额定容量时，压敏电阻会因过热而损坏，主要表现为短路、开路。 

3压敏电阻的选择与使用

3.1压敏电阻的选用

选用压敏电阻器前，应先了解以下相关技术参数: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。压敏电压值应大于实际电路的电压峰值，一般为： 

     U1mA =K1/(K2×K3)× UC 

     U1mA ---- 压敏电压 

     UC ---- 电路直流工作电压（交流时为有效值） 

     K1 ---- 电源电压波动系数，一般取1.2 

     K2 ---- 压敏电压误差,一般取0.85 

     K3 ---- 老化系数,一般取0.9 

交流状态下，应将有效值变为峰值，即扩大√2倍，实际应用中可参考此公式通过实验来确定压敏电压值。选用时还必须注意： 

     必须保证在电压波动最大时，连续工作电压也不会超过最大允许值，否则将缩短压敏电阻的使用寿命； 

     在电源线与大地间使用压敏电阻时，有时由于接地不良而使线与地之间电压上升，所以通常采用比线与线间使用场合更高标称电压的压敏电阻器。 

   （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（8／20μs）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，并联后的压敏电压不变，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。 

    （3）根据压敏电阻的应用场合选择合适的型号。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。

3.2压敏电阻的检测:

用指针式万用表的R×1k挡测量压敏电阻两引脚之间的正、反向绝缘电阻，均为无穷大，否则，说明漏电流大。若所测电阻很小，说明压敏电阻已损坏，不能使用。 

3.3应 用 

    电路浪涌和瞬变防护时的电路。对于压敏电阻的应用连接，大致可分为四种类型： 

    第一种类型是电源线之间或电源线和大地之间的连接，作为压敏电阻器，最具有代表性的使用场合是在电源线及长距离传输的信号线遇到雷击而使导线存在浪涌脉冲等情况下对电子产品起保护作用。一般在线间接入压敏电阻器可对线间的感应脉冲有效，而在线与地间接入压敏电阻则对传输线和大地间的感应脉冲有效。若进一步将线间连接与线地连接两种形式组合起来，则可对浪涌脉冲有更好的吸收作用。 

    第二种类型为负荷中的连接，它主要用于对感性负载突然开闭引起的感应脉冲进行吸收，以防止元件受到破坏。一般来说，只要并联在感性负载上就可以了，但根据电流种类和能量大小的不同，可以考虑与R－C串联吸收电路合用。 

    第三种类型是接点间的连接，这种连接主要是为了防止感应电荷开关接点被电弧烧坏的情况发生，一般与接点并联接入压敏电阻器即可。 

　　第四种类型主要用于半导体器件的保护连接，这种连接方式主要用于可控硅、大功率三极管等半导体器件，一般采用与保护器件并联的方式，以电压低于被保护器件的耐压等级，这对半导体器件是一种有效的保护。 

4 氧化锌压敏电阻存在的问题 

　　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： 

4.1 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，（50～300）J/cm3。 

4.2 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。