柱状测温型压敏电阻-压敏电阻-广东至敏电子公司(查看)

压敏电阻（Varistor）是一种具有非线性伏安特性的电压敏感型电子元件，其功能是通过电阻值随电压变化的特性实现对电路系统的过压保护。其基本原理建立在半导体材料的特殊结构特性上，以氧化锌（ZnO）为基体材料，掺杂少量其他金属氧化物（如Bi?O?、Co?O?等），经高温烧结形成多晶结构。在微观层面，氧化锌晶粒与晶界层构成类似PN结的势垒结构，正常电压下晶界层的高电阻特性使压敏电阻呈现兆欧级阻值；当施加电压超过阈值（压敏电压）时，氧化锌压敏电阻压敏电阻，晶界势垒被击穿，载流子通过隧道效应或热激发越过势垒，导致电阻骤降至欧姆级，形成低阻通路以泄放浪涌电流。
**非线性特性解析**
压敏电阻的伏安特性曲线可分为三个区域：
1.**预击穿区**（低电压区）：电压低于阈值时，晶界势垒阻挡载流子迁移，漏电流（微安级），呈现近似绝缘体的线性特性。
2.**击穿区**（工作区）：电压达到阈值后，晶界势垒发生雪崩击穿，电流随电压呈指数级增长（遵循I=KV^α关系，α为非线性系数，典型值20-50），电阻骤降3-5个数量级，实现电压钳位。
3.**回升区**（高电流区）：超大电流导致晶粒发热，材料本征电阻主导，柱状测温型压敏电阻，特性回归线性。
这种非线性源于势垒击穿的阈值效应与多晶结构的协同作用，压敏电阻，使其具备自恢复特性：撤去过压后，晶界势垒可自行重建。此外，压敏电阻的双向对称特性使其可抑制正负极性浪涌，但受限于响应时间（纳秒级）和能量吸收容量，需配合其他保护器件使用。其非线性特性广泛应用于电源系统、通信设备及电子电路的瞬态过压防护，是抑制雷击、开关浪涌等瞬态干扰的元件。

浪涌吸收器与压敏电阻均属于过电压保护器件，但两者在响应时间、通流能力及工作原理上存在显著差异，适用于不同场景的浪涌抑制需求。
一、响应时间对比
压敏电阻基于氧化锌（ZnO）半导体材料的非线性伏安特性，其响应时间极短，通常在25纳秒以内。当电压超过阈值时，内部晶界迅速导通，实现快速钳位，适合抑制高频、陡峭的瞬态脉冲（如EFT、ESD）。
浪涌吸收器（如气体放电管GDT）通过气体电离放电实现保护，需经历气体击穿过程，响应时间较慢，通常在微秒级（0.1~1μs）。对快速上升的尖峰电压可能延迟动作，易出现漏保护现象。
二、通流能力对比
浪涌吸收器（以GDT为例）通流能力极强，单次耐受可达20~100kA（8/20μs波形），适合吸收大能量雷击浪涌。其通过气体放电分散能量，电极耐高温且无劣化，可重复使用。
压敏电阻通流能力较低，单次耐受一般为1~40kA，多次冲击后易因晶界老化导致性能下降。大电流下可能发生烧毁或短路，需定期更换。
三、综合应用差异
-压敏电阻：适用于低能量、高频次、快速响应的场景（如电源初级保护），但需配合热熔断器防失效。
-浪涌吸收器：用于高能量、低频次的高压保护（如通信线路防雷），常作为前级泄放装置。
两者常组合使用：GDT作为前级泄放大电流，压敏电阻作为后级快速钳位，兼顾响应速度与通流容量。
综上，响应时间与通流能力的差异源于材料与原理的不同，实际选型需结合浪涌特性、系统耐受能力及成本综合考量。

突波吸收器的高频特性与EMI抑制能力
突波吸收器（如TVS二极管、压敏电阻等）作为电路保护元件，其高频特性与电磁干扰（EMI）抑制能力直接影响其在现代电子设备中的适用性。高频特性方面，突波吸收器的响应速度和寄生参数是关键指标。TVS二极管具备纳秒级响应速度（通常<1ns），能有效捕捉高频瞬态脉冲（如ESD或开关噪声），但其结电容（0.5-50pF）会随频率升高形成阻抗通路，导致高频信号衰减。压敏电阻的响应时间较慢（约25ns），且固有电容较大（数百pF至nF级），在MHz以上频段会显著劣化信号完整性。因此，高频应用需选择低电容TVS（如双向二极管阵列）或采用多级保护设计，将高频吸收器与滤波器组合使用。
在EMI抑制方面，传感器电阻压敏电阻，突波吸收器通过钳位瞬态过电压，可减少共模噪声的传导发射。其非线性特性可吸收瞬态能量，抑制因开关动作或雷击引发的宽频带电磁辐射（30MHz-1GHz）。但单一突波吸收器对连续EMI的抑制效果有限，需与LC滤波器、磁环等形成协同防护：TVS处理尖峰电压，滤波器衰减高频谐波，磁环抑制共模电流。例如在开关电源输入端，采用"压敏电阻+π型滤波器+X电容"组合，可将传导EMI降低20dB以上。值得注意的是，突波吸收器的布局布线直接影响高频性能，应尽量缩短引线长度（<5cm），避免引线电感与器件电容形成谐振回路，反而加剧高频噪声。
实际应用中需权衡保护强度与频率特性，汽车电子等高频场景推荐使用低电容TVS（结电容<3pF），工业设备可选用高能量压敏电阻结合铁氧体磁珠的组合方案。通过测试验证10MHz-1GHz频段的插入损耗和驻波比，可优化突波吸收器的选型和布局，实现EMI抑制与信号完整性的平衡。