过压保护用压敏电阻

变阻器是无源半导体元件，根据施加的电压改变其电阻。已知它们在低电压下提供高电阻，并且当达到某个电压极限（所谓的响应电压）时，它们的电阻急剧降低。这一特性使它们成为电子设备过压保护的理想元件，因为它们可以吸收过压，从而保护电路中的其他元件。变阻器有不同的尺寸和电压范围，以满足不同的要求。它们广泛应用于家用电器、工业设备、电信设备和电源技术。

变阻器用于保护电子设备和系统免受雷击、开关操作或其他破坏性事件引起的过电压的影响。这些过电压会损坏或破坏电子元件，导致故障或失灵。当超过一定电压时，变阻器通过大大降低其电阻来将电压限制在安全水平，从而耗散大部分多余的能量。这可以保护下游组件免受损坏。它们的快速响应时间使它们在保护敏感电子设备方面特别有价值。

压敏电阻器的芯由半导体材料组成，通常是金属氧化物，压在两个电极之间。在正常工作电压下，压敏电阻的行为就像一个具有高电阻的绝缘体。然而，当电压超过临界值时，半导体材料的独特性质导致压敏电阻的电阻突然下降。这种电阻的突然下降允许压敏电阻传导大电流，从而安全地消散多余的电压。过电压消退后，压敏电阻恢复到其原始高电阻状态。

有两种主要类型的压敏电阻：金属氧化物压敏电阻（MOV）和碳化硅压敏电阻。mov是应用最广泛的，以相对较低的成本提供出色的过压保护。它们由氧化锌（ZnO）和其他金属氧化物制成，以其高能量吸收能力和长使用寿命而闻名。碳化硅压敏电阻较旧，已被mov取代，但由于其热稳定性和耐高温性，仍在某些应用中使用。每种类型的压敏电阻都有特定的性能，使其更适合某些应用。

压敏电阻具有非线性电阻特性，用于防止瞬态过电压。正常工作时，其电阻值较高（＞1 MΩ），当超过响应电压时（230 V 电网通常为 275 VAC），其电阻值降至
能量吸收是通过晶粒间具有肖特基势垒的氧化锌陶瓷微结构实现的。重要提示：额定能量（通常为 10-1000 J）决定了负载能力。反复脉冲时，压敏电阻会因漏泄电流的增加而退化。设计基于变阻器电压 V_nom（直流 1 mA 时）、浪涌电流电阻 I_max（8/20 µs）和箝位电压 V_clamp，以便与下游保护电路协调，符合 IEC 61643-11 标准。

压敏电阻特性曲线说明了金属氧化物压敏电阻 (MOV) 的非线性电阻特性，其中从高阻阻断范围到导电范围的过渡是由阈值电压决定的。在 V-I 特性曲线的对数表示法中，规定浪涌电流下的箝位电压范围与精确确定下游半导体元件的最大负载尤为相关。

此外，在分析特性曲线时，还必须考虑到连续工作时的漏电流以及特性曲线随温度变化的偏移。由于压敏电阻会发生瞬态老化，在重复脉冲负载时，特性曲线会向较低电压移动，从而增加漏电流，如果没有集成热断开装置，在最坏情况下会导致热失控。

压敏电阻过压保护的尺寸是基于最大连续电压 (MCOV)，通常为工作电压的 1.1-1.2 倍。压敏电阻电压 V₁₀mA 必须介于 MCOV 和允许的箝位电压之间。能量吸收（焦耳额定值）和脉冲电流 8/20 μs（例如 IEC 61000-4-5 4 级为 2.5 kA）也起着决定性作用。

在确定压敏电阻过压保护的尺寸时，箝位电压至关重要：它必须低于下游元件的击穿电压。用于 230 V 交流网络的 275 V 变阻器的 MCOV 通常为 385 V，V₁₀mA = 430-510 V，箝位瞬态电压约为 800-1000 V。由于氧化锌材料的热降解，其使用寿命会随着频繁过压而缩短。

压敏电阻可保护电子电路免受短时过电压的损害。在正常工作状态下，其电阻值很高；当电压超过预定值时，它会导通并限制脉冲。

对于压敏电阻过电压保护而言，工作电压、响应电压、脉冲电流、能量吸收能力和老化特性至关重要。此外，保险丝和电路板布局也必须与之匹配。