压敏电阻原理、参数、选型

压敏电阻并不是电阻，而是一种具有瞬态电压抑制功能的元件，这篇博客介绍压敏电阻的一些基本知识，包括参数、选型、应用等，之前写过一篇博客介绍几种ESD保护器件的区别，传送门：ESD保护器件分类（TVS、压敏电阻、MLCC、ESD抑制器）

一、命名

压敏电阻用MY表示，MY后缀J （家用）、W（稳压）、G（过压）、P （高频）、L（防雷）、H（灭弧）、Z（消噪）等，这是通用命名方式，不同厂家的命名不太一样。

二、工作原理

压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为VDR ，或者叫做Varistor。压敏电阻不是真正的电阻，而是一种具有瞬态电压抑制功能的元件，无正负极之分，这一点不同于TVS，使用时同样是并接与被保护IC或电路，压敏电阻的响应时间会比TVS慢一点。

当加到压敏电阻上的电压超过一定值时，它的阻值会迅速下降，以导通大电流，保护后端电路；当低于其工作电压时，压敏电阻阻值极高，相当于开路，不影响后端电路的工作状态。

压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌能量， 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。

三、参数解读

如下是一个压敏电阻的SPEC参数。

1、压敏电压

指击穿电压或阈值电压，特定电流下测得的压敏电阻两端的电压，一般是1mA直流电流通入压敏电阻时测试得到的。一般符号是： $V_{B}@1mA(DC)$或者 $V_{1mA}$

2、最大工作电压

分为交流和直流两种情况。对交流来说，一般用AC RMS表示，指的是加在压敏电阻上的交流有效值不能超过这个值，上面SPEC的 $V_{WAC}$指加在压敏电阻上的交流电压有效值不能超过4V。对直流来说，被保护信号或者电路的最高电压不能超过这个值。

SPEC中的 $V_{DC}$是5.5V，即对于5.5V以上的直流电路来说，这个压敏电阻是不合适的。

3、最大钳位电压

指施加规定的脉冲能量波形如（8/20µs）时压敏电阻两端电压，从SPEC看，对压敏电阻施加8/20µs脉冲波形时，最大钳位电压是18V。8/20us脉冲指的是8us达到100%Ipp，20us达到50%Ipp。

4、能量耐量

指施加规定的脉冲能量波形（如10/1000µs波形）时压敏电阻吸收的最大能量，符号用E表示，单位是J（焦耳Joule），压敏电阻的片径越大，它的能量耐量越大，耐冲击电流也越大。

能量耐量的计算公式是： $W=KIVT(J)$， $I$是流过压敏电阻的峰值电流， $K$是电流I的波形系数，不同的脉冲波形系数K不同，2ms 的方波 K=1，8/20μs的波形K=1.4，10/1000μs的波形K=1.4

5、浪涌电流

指的是施加规定的脉冲能量波形（如8/20µs）时，压敏电阻的电气特性不会下降的最大电流，从SPEC上可以看到此压敏电阻，在8/20µs脉冲波形下，最大浪涌电流到3A。

有的这么定义，1次，以 8/20μs 标准波形的电流作一次冲击的最大电流值，此时压敏电压变化率仍在±10%以内；2 次：以 8/20μs 标准波形的电流作两次冲击的最大电流值，两次冲击时间间隔为 5 分钟，此时压敏电压变化率仍在±10%以内。

在一些资料上，会有通流容量这个概念，也可以把最大浪涌电流看作通流容量，通流容量比较难计算，多个压敏电阻并联，其压敏电压不变，通流量等于几者之和，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对选型来说，一般参照SPEC即可。

6、静电电容

指的是压敏电阻器本身固有的电容容量，一般测试条件是振荡器频率为1KHz或1MHz，振荡器电压1Vrms。

7、漏电流

现在一般SPEC不给出压敏电阻的漏电流参数，漏电流又称为等待电流，指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下，流过压敏电阻器的电流。

四、选型要点

在了解压敏电阻的重要参数后，如下对其选型呢？

在交流电路中： $V_{1mA(min)}≥(2.2-2.5)*V_{AC}$， $V_{AC}$指被保护交流电路工作电压有效值。
在直流回路中： $V_{1mA(min)}≥(1.6-2)*V_{DC}$， $V_{DC}$指直流电路工作最大电压。

假设直流回路中，需要被保护的信号电压是3V，那压敏电阻的最小压敏电压为4.8V，一般在选型时，物料的最大容许交流和直流电压都会给出，并且压敏电压也会给出，不超过最大容许电压即可，同时需要注意，不能比最大容许电压小太多，这样电压的正常工作电压会比压敏电压小得更多，上图SPEC中，最大直流容许是5.5V，我们一般3V的电源和信号就可以使用。

如果被保护电路工作电压或耐压较低，而浪涌能量又比较大，则可选择压敏电压 $V_{1mA}$ 较低、片径较大的压敏电阻器；如果 工作电压或耐压较高，则可选择压敏电压 $V_{1mA}$ 较高的压敏电阻器，既保护了电路，又能延长压敏电阻寿命。

五、应用

因为压敏电阻带有电容量成分，一般几十pF到几百pF不等，所以一般压敏需要用在低频信号上。直流电源和交流电源都可以使用。

六、分类

按结构分：可以分为结型压敏电阻器、体型压敏电阻器、单颗粒层压敏电阻器和薄膜压敏电阻器。

按使用材料分：可分为氧化锌压敏电阻器、碳化硅压敏电阻器、金属氧化物压敏电阻器、锗（硅）压敏电阻器、钛酸钡压敏电阻器。

按伏安特性分：可分为对称型压敏电阻器（无极性）和非对称型压敏电阻器（有极性），我们一般使用的压敏电阻都是没有极性的。

压敏电阻属于瞬态抑制器件，有时候可以替代TVS，之前写的TVS选型博客，传送门：TVS参数、选型、使用注意事项，喜欢的朋友点个赞，就是对博主最大的主持。