压敏电阻的原理和特性

   一、工作原理
      氧化锌压敏电阻虽以ZnO半导体材料为主要成分，采用陶瓷生产工艺制成的，结构如图下图所示。以ZnO为主要成分的几微米至几十微米的微粒被以BizO3为主要成分的添加物构成的晶界层所包围，正是这种晶界层賦予了压敏电阻非线性特性。因为对于1~10Ω*cm的ZnO微粒，晶界层的电阻率达1010Ω*cm以上，所以外加电压几乎都集中加在晶界层上。由于这种晶界层具有显著的非欧姆特性，因而可引起同齐纳二极管类似的急剧的电流倍增现象。
      这种压敏电阻随添加物种类的不同可制成低压用品种和高压用品种。其压敏电压可达几万伏。非线性系数很高，可达110左右。且对极高的浪涌电压的允许电流很大。不仅可用于开关过电压的吸收，而且可用于雷电浪涌的吸收。尤其是它具有电压非线性好、压敏电压的温度系数小，使用电压范围宽等特点。因此被广泛用于各种装置的电路稳限、电流和电压的限制以及各种半导体器件的过压保护等。是各种压敏电阻中应用最广、产量最大的一种。
      碳化硅压敏电阻是把直径100微米左右的SiC颗粒，混以适当的陶瓷质结合剂，加压成形后烧结而成。碳化硅压敏电阻由SiC颗粒形成大量纵横连接的结构。其电压非线性特性是对称的。非线性系数约为3~7。这种压敏电阻的电压非线性，可认为是SiC颗粒本身的表面氧化膜产生的接触电阻所引起的。元件的厚度不同可改变压敏电压的高低。由于其热稳定性好和耐压高（可达几万伏）的优点，在继电器接点的消弧、电子电路的稳压和异常电压的吸收等方面得以广泛应用。其缺点是非线性系数值低。
      钛酸钡压敏电阻的压敏电压都在几伏以下。其非线性系数比碳化硅压敏电阻的大得多（可达20左右）。还有并联电容大、寿命长、便于大量生产和价格便宜等特点。
      二、伏安特性
      压敏电阻的伏安特性及电路符号如下图所示。可以看出，在某一临界电压以下压敏电阻的阻值非常高，几乎没有电流。但当超过这-临界电压（称为压敏电压）时，其阻值将急剧下降，并有较大电流通过。
      通常，压敏电阻的伏安特性可用下式近似表示
      其中I是通过压敏电阻的电流，U是电阻两端的电压，C、α、k均为常数。α称为非线性系数，其值大于1。α越大，压敏电阻的特性越好。将上式取对数得
      以lgI和lgU为纵、横坐标绘出伏安曲线，即可求得斜率压敏电阻消耗的功率为α。
      压敏电阻消耗的功率为
      可见，压敏电阻的功耗对电压U有很强的依赖关系，而受电流I的影响则不显著。
      压敏电阻的伏安特性有对祢型和非对称型两种，如图所示，（a)为非对称型，（b)为对称型。前者只能在直流场合使用，后者可用于交、直流两种场合。当然，也可将两只非对称型压敏电阻反向并联而用于交流.

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