氧化锌压敏电阻的电性能参数及添加剂的作用

氧化锌压敏电阻
氧化锌压敏电阻是一种特殊的可变电阻，它可以根据外加压力的大小而发生变化。

它具有很好的直流和交流电性能，广泛应用于各种电子设备中，例如手机、MP3播放器、笔记本电脑、汽车导航系统、家庭影院系统等，这是最常用的电子元器件之一。

氧化锌压敏电阻的原理是由一个氧化锌片和一个金属片组成，金属片上覆盖有一层氧化锌薄膜，当外界的外加压力发生变化时，氧化锌薄膜会发生变形，使得氧化锌片与金属片之间的电阻发生变化，从而调节整个电路的电流。

氧化锌压敏电阻具有体积小、重量轻、可以调节电阻值、耐久性强、容易操作等优点，适用于各种电子产品和工业设备，可以满足不同应用场合的需求。

氧化锌压敏电阻有两种结构：单片结构和双片结构。

单片结构由一块氧化锌片和一块金属片组成，外加压力可以使氧化锌片发生变形，从而改变氧化锌片与金属片之间的电阻。

双片结构由两块氧化锌片和两块金属片组成，这种结构可以更好地表现压力变化对电阻的影响。

氧化锌压敏电阻的制作原理是将氧化锌薄膜覆盖在金属表面上，然后将金属片和氧化锌片组装成一个电阻元件，焊接在PCB板上，使其形成电路回路。

氧化锌压敏电阻的制作过程主要包括：氧化锌薄膜的制作、金属片的制作、氧化锌片的制作、焊接，以及电阻器的测试，确保电阻器的质量符合要求。

由于其性能稳定，可靠性高，使用寿命长，耐高温等优点，氧化锌压敏电阻在电子产品中的应用越来越广泛，它可以用来调节电流、调节电压、检测外部压力以及实现传感功能等，可以满足不同应用场合的需求。

氧化锌压敏电阻在电子设备中的应用越来越多，它能够提供准确可靠的信号控制，解决复杂的控制问题，为电子设备的控制提供高性能的保障，是当今高新技术领域的重要元器件之一。

压敏电阻的作用型号及其参数压敏电阻（Varistor）是一种用于电子电路保护的元器件，主要用于抵御过电压或过电流引起的损害。

它的主要作用是在过电压或过电流时，快速降低电路的电压，并将多余的能量转化为热能来保护电路。

压敏电阻的主要构造是由金属氧化物块堆积而成，因此也被称为氧化锌压敏电阻。

它的内部结构是由氧化锌颗粒之间的金属电极构成，当施加正向电压时，氧化锌颗粒之间的电导率较低，电流通过较小，当施加反向电压时，氧化锌颗粒之间存在高电导通道，电流通过较大，从而起到电压调节的作用。

1. 额定电压（Rated Voltage）：压敏电阻可承受的最高电压，一般以DC电压表示。

2. 最大脉冲能量（Maximum Pulse Energy）：压敏电阻能够吸收的最大脉冲能量，它与电压和时间的乘积有关。

3. 峰值电流（Peak Current）：压敏电阻能够承受的最大峰值电流，一般以单位时间内电流的最大值表示。

4. 电压-电流特性曲线（Voltage-Current Characteristic Curve）：用于表示压敏电阻在不同电压下的电流变化关系，一般呈非线性曲线。

5. 响应时间（Response Time）：压敏电阻由正常工作状态转变为响应状态所需的时间。

6. 温度特性（Temperature Coefficient）：压敏电阻在温度变化时电阻值的变化程度，一般以百分比或每度C表示。

1. MOV（Metal Oxide Varistor）：是最常见的压敏电阻，广泛应用于电力设备、仪器仪表、通信设备等领域。

2. CTVS（Ceramic Transient Voltage Suppressor）：采用陶瓷封装，具有高压响应能力和高能量吸收能力，常用于电网保护和电子设备保护。

3. SMD Varistor：表面贴装型压敏电阻，适用于集成电路和小型电子设备。

4. ZOV（Zinc Oxide Varistor）：特点是响应速度快，常用于无线设备的保护。

【集成电路(IC)】氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用【集成电路氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用性能参数】“压敏电阻是中国大陆的名词，意思是"在一定电流电压范围内电阻值随电压而变"，或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。

相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”。

压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。

现在大量使用的"氧化锌"（ZnO）压敏电阻器，它的主体材料有二价元素（Zn）和六价元素氧（O）所构成。

所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。

在中国台湾，压敏电阻器是按其用途来命名的，称为"突波吸收器"。

压敏电阻器按其用途有时也称为“电冲击（浪涌）抑制器（吸收器）”。

一、氧化锌压敏电阻器微观结构及特性氧化锌压敏电阻器是一种以氧化锌为主体、添加多种金属氧化物、经典型的电子陶瓷工艺制成的多晶半导体陶瓷元件。

它的微观结构如图1所示。

氧化锌陶瓷是由氧化锌晶粒及晶界物质组成的，其中氧化锌晶粒中掺有施主杂质而呈N型半导体，晶界物质中含有大量金属氧化物形成大量界面态，这样每一微观单元是一个背靠背肖特基势垒，整个陶瓷就是由许多背靠背肖特基垫垒串并联的组合体。

图2是压敏电阻器的等效电路。

氧化锌压敏电阻器的典型V-I特性曲线如图3所示：预击穿区：在此区域内，施加于压敏电阻器两端的电压小于其压敏电压，其导电属于热激发电子电导机理。

因此，压敏电阻器相当于一个10MΩ以上的绝缘电阻(Rb远大于Rg)，这时通过压敏电阻器的阻性电流仅为微安级，可看作为开路。

该区域是电路正常运行时压敏电阻器所处的状态。

击穿区：压敏电阻器两端施加一大于压敏电压的过电压时，其导电属于隧道击穿电子电导机理(Rb与Rg相当)，其伏安特性呈优异的非线性电导特性，即：I=CVα其中I通过压敏电阻器的电流C与配方和工艺有关的常数V压敏电阻器两端的电压α为非线性系数，一般大于30由上式可见，在击穿区，压敏电阻器端电压的微小变化就可引起电流的急剧变化，压敏电阻器正是用这一特性来抑制过电压幅值和吸收或对地释放过电压引起的浪涌能量。

不同稀土氧化物添加对氧化锌压敏电阻瓷性能的影响摘要:分别采用La2O3、Sm2O3、CeO2、Y2O3掺杂改性氧化锌压敏电阻,研究了不同稀土氧化物对氧化锌压敏电阻微观结构和电性能的影响。

结果表明,在摩尔比例相同的情况下,并在烧结温度为1160℃左右烧结成瓷,制备的氧化锌压敏电阻陶瓷具有不同的电性能,其中以Y2O3掺杂改性的阀片性能最佳,其电位梯度达到348v/mm,漏电流为2μA,非线性系数为39,能量吸收密度为284J/cm3,性能优于其他稀土氧化物掺杂改性,更优于传统阀片。

关键词:ZnO压敏电阻稀土掺杂电性能氧化锌压敏电阻是一种多组分金属氧化物多晶半导体陶瓷,以氧化锌为主要原料,添加多种氧化物成分用陶瓷工艺烧结而成[1]。

近几年有用稀土金属氧化物作为晶粒生长抑制剂的文献报道[2],认为烧结过程中稀上金属氧化物与Bi,Sb,Zn,Mn等反应生成大量比Zn7Sb2Oi2更细小(小于1μm)的尖晶石,起到细晶的作用,从而提高电阻片电压梯度。

但同时电阻片的非线性系数降低,泄漏电流也增加很多。

ZnO避雷器具有保护特性好、吸收过电压能量大、耐污秽特性好、结构简单等优点,被广泛应用于高压输变电工程中作为浪涌吸收和过电压保护装置[3]。

随着超高压(500kV～750kV)和特高压(高于750kV)输变电技术的发展,对作为避雷器核心元件的ZnO压敏电阻片的安全性、可靠性和小型化提出了越来越高的要求,研究具有高电位梯度和大过流容量的ZnO压敏电阻片便成为国内外开发新一代氧化锌避雷器的技术关键[4～7]。

本文使用不同的稀土氧化物添加改性氧化锌压敏电阻,有效的提高了阀片的电位梯度,制得了性能远优于传统阀片的氧化锌压敏陶瓷。

1 实验以ZnO,Bi2O3,Sb2O3,Co2O3,Cr2O3,MnO2,NiO,SiO2,Al(NO3)3·9H2O为原料,分别添加La2O3、Sm2O3、CeO2、Y2O3掺杂改性,纯度均在99.7%以上,按一定比例配料。

氧化锌压敏电阻的电性能参数及添加剂的作用压敏电阻是由在电子级ZnO 粉末基料中掺入少量的电子级Bi 2O 3、Co 2O 3、MnO 2、Sb 2O 3、TiO 2、Cr 2O 3、Ni 2O 3等多种添加剂，经混合、成型、烧结等工艺过程制成的精细电子陶瓷；它具有电阻值对外加电压敏感变化的特性，主要用于感知、限制电路中可能出现的各种瞬态过电压、吸收浪涌能量。

1 氧化锌压敏电阻电性能参数1.1 压敏电压U 1mA压敏电阻的电流为1mA 时所对应的电压作为I 随U 迅速上升的电压大小的标准，该电压用U 1mA 表示，称为压敏电压。

压敏电压是ZnO 压敏电阻器伏安曲线中预击穿区和击穿区转折点的一个参数，一般情况下是1mA （Φ5产品为0.1mA ）直流电流通过时，产品的两端的电压值，其偏差为±0.1%。

1.2 最大连续工作电压MCOV最大连续工作电压MCOV 指的是压敏电阻在应用时能长期承受的最大直流电压U DC 或最大交流电压有效值 U RMS 。

最大直流电压的值为80%~92%U 1mA ，或产品在85℃下，正常工作1000h ，施加的最大直流电压；最大交流电压的值为60%~65% U 1mA ，或产品在85℃下，正常工作1000h ，施加的最大交流电压。

1.3 漏电流 I L漏电流(mA)也称等待电流，是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下，流过压敏电阻器电流。

IEC 对漏电流 I L 较为普遍的定义是：环境温度25℃时，在压敏电阻上施加其所属规格的最大连续直流工作电压 U DC 时，流过压敏电阻的直流电流。

一般而言，在材料配方和烧结工艺固定的情况下，漏电流适中的压敏电阻具有较好的安全性和较长的寿命。

1.4 非线性指数α非线性指数α指压敏电阻器在给定的外加电压作用下，其静态电阻值与动态电阻值之比。

它是一个元件的电阻值是否随电压或电流变化和变化是否敏感的标志。

ZnO 压敏电阻器是一种非线性导电电阻。

电力电子• Power Electronics210 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】氧化锌压敏电阻 结构 特征 伏安特性现阶段氧化锌压敏电阻已经取得了很好的应用，在电力系统和电子系统的过压保护中发挥着重要的作用，但是在实际使用时有很大优化空间，比如氧化锌压敏电阻的老化判定可以进行优化处理，这样可以更好的对氧化锌压敏电阻的老化进行判定防止出现因为受潮而导致性能的老化。

针对这些可优化的空间，笔者对氧化锌压敏电阻的特性进行探讨，有着重要的现实意义。

1 氧化锌结构特征1.1 氧化锌晶体的结构研究氧化锌压敏电阻特性，首先要对氧化锌晶体进行研究。

氧化锌晶体是利用红锌矿为原料制作的金属氧化物，这种氧化物中既包括化学键又包括离子键，属于中间键型，氧化锌压敏电阻的这种独特的键形也就决定着其独有的特性。

氧化锌压敏电阻的基本结构是成六角排布的，并且在六角排布的中间有着很多的锌离子填充。

通常情况下，氧化锌压敏电阻有着三种构型，三种构型分包为六角、立方闪锌、立方岩盐矿等。

这三种结构是可以进行转换的。

1.2 氧化锌晶体结构的缺陷我们在对氧化锌压敏电阻的特质进行使用时，很少有人了解过这些能够被我们使用的特性来源于氧化锌压敏电阻中氧化锌晶体中的结构缺陷，这是这些缺陷使得氧化锌压敏电阻有了很多的电阻特性。

上文我们已经提到过氧化锌压敏电阻通常情况下有三种可以互相转换的构型，这些构型基本决定了他们的缺陷来源。

立方闪锌结构中有很大的孔隙，这些孔隙中不同的离子的扩散不同，有的离子的扩散系数比较高，就易于扩散，有的离子扩散系数低就不容易扩散，这些特性使得锌离子容易集中出现积聚的情况。

同时氧化锌压敏电阻中的晶体也会受到掺杂的杂质影响，这种杂质影响也会导致其内部结构出现缺陷，这种杂质影响的氧化锌压敏电阻特性文/谭智昭 王洋缺陷主要是呈现为空腔和空穴，这些空腔和空穴将会直接影响到氧化锌晶体的电子的流向，导致其载流子发生散射，使得载流体的迁移受到较大的影响。

压敏电阻的标称参数及特性参数压敏电阻意思是"在一定电流电压范围内电阻值随电压而变"，或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。

相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”。

压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。

现在大量使用的"氧化锌"（ZnO）压敏电阻器，它的主体材料有二价元素（Zn）和六价元素氧（O）所构成。

所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。

压敏电阻的标称参数压敏电阻用字母“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的这一点。

压敏电阻的特性参数一：压敏电压UN（U1mA）：通常以在压敏电阻上通过1mA直流电流时的电压来表示其是否导通的标志电压，这个电压就称为压敏电压UN。

压敏电压也常用符号U1mA表示。

压敏电压的误差范围一般是±10%。

在试验和实际使用中，通常把压敏电压从正常值下降10%作为压敏电阻失效的判据。

二：最大持续工作电压UC：指压敏电阻能长期承受的最大交流电压(有效值)Uac或最大直流电压Udc。

一般Uac≈0.64U1mA，Udc≈0.83U1mA。

三：通流量（最大冲击电流）IP：指压敏电阻能够承受的8/20μs波的最大冲击电流峰值。

“能够承受”的含义是，冲击后压敏电压的变化率不大于10%。

现行的技术规格书中通常都给出了冲击1次的IP值。

四：最大箝位电压（限制电压）VC：技术规格书中给出的最大箝位电压值是指给压敏电阻施加规定的8/20μs波冲击电流IX（A）时压敏电阻上呈现的电压。

实际使用中，压敏电压越高，施加的冲击电流越大，限制电压（或称残压）就越高，可从产品给出的V-I曲线上查到。

氧化锌压敏电阻器
主要是以氧化锌为主原料，添加多种少量金属氧化物，经成型烧结而成的陶瓷元件。

压敏电阻器是一种电压非线性器件，它有对称而陡峭的击穿持性，当很高的瞬时过电压加到电路上时，压敏电阻的阻抗从接近于开路的状态急剧变化到高导通状态，把瞬时过电压抑制到安全电压水平，因而电路中的脆弱的元件受到保护。

特点与用途：
1.电压范围宽
2.对过电压响应快
3.耐脉冲电流能力强
4.限制电压低
5.电压温度系数小
本压敏电阻器主要适用于电子电器设备以及电源的暧间过电压保护和浪涌吸收。

尤为适用电子电表智能电表，远程自动抄表系统及远程载波预付费抄表系统等的过电压保护和间接防雷用。

本产品通过UL，VDE，CSA，SGS认证。

压敏电阻器的尺寸单位：mm。

氧化锌压敏电阻的电性能参数及添加剂的作用压敏电阻是由在电子级ZnO 粉末基料中掺入少量的电子级Bi 2O 3、Co 2O 3、MnO 2、Sb 2O 3、TiO 2、Cr 2O 3、Ni 2O 3等多种添加剂，经混合、成型、烧结等工艺过程制成的精细电子陶瓷；它具有电阻值对外加电压敏感变化的特性，主要用于感知、限制电路中可能出现的各种瞬态过电压、吸收浪涌能量。

1 氧化锌压敏电阻电性能参数1.1 压敏电压U 1mA压敏电阻的电流为1mA 时所对应的电压作为I 随U 迅速上升的电压大小的标准，该电压用U 1mA 表示，称为压敏电压。

压敏电压是ZnO 压敏电阻器伏安曲线中预击穿区和击穿区转折点的一个参数，一般情况下是1mA （Φ5产品为0.1mA ）直流电流通过时，产品的两端的电压值，其偏差为±0.1%。

1.2 最大连续工作电压MCOV最大连续工作电压MCOV 指的是压敏电阻在应用时能长期承受的最大直流电压U DC 或最大交流电压有效值 U RMS 。

最大直流电压的值为80%~92%U 1mA ，或产品在85℃下，正常工作1000h ，施加的最大直流电压；最大交流电压的值为60%~65% U 1mA ，或产品在85℃下，正常工作1000h ，施加的最大交流电压。

1.3 漏电流 I L漏电流(mA)也称等待电流，是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下，流过压敏电阻器电流。

IEC 对漏电流 I L 较为普遍的定义是：环境温度25℃时，在压敏电阻上施加其所属规格的最大连续直流工作电压 U DC 时，流过压敏电阻的直流电流。

一般而言，在材料配方和烧结工艺固定的情况下，漏电流适中的压敏电阻具有较好的安全性和较长的寿命。

1.4 非线性指数α非线性指数α指压敏电阻器在给定的外加电压作用下，其静态电阻值与动态电阻值之比。

它是一个元件的电阻值是否随电压或电流变化和变化是否敏感的标志。

ZnO 压敏电阻器是一种非线性导电电阻。

氧化锌压敏电阻器的性能及失效后的三种表现
氧化锌压敏电阻器的性能
氧化锌压敏电阻器是一种以氧化锌为主体、添加多种金属氧化物、经典型的电子陶瓷工艺制成的多晶半导体陶瓷元件。

由于其独特的晶界结构，在一定电场下，晶界导电由热电子发射传导瞬间转变为电子隧道传导，其电阻值随着电压的增大而急剧减小，具有优异的非线性伏安特性。

那么，当存在过电压时，晶界电子隧道效应抑制过电压峰值增长，吸收部分过电压能量，从而起到对线路或设备的防护作用。

但是，不论压敏电阻器应用在电力线路或电子线路,若各种类型的过电压频繁出现,则压敏电阻器就会频繁动作以抑制过电压幅值和吸收释放浪涌能量，保护电气设备及元器件,这势必会导致压敏电阻器的性能劣化乃至失效。

氧化锌压敏电阻器失效后的三种表现
（1）劣化，表现为漏电流增大,压敏电压显著下降,直至为零;
（2）炸裂，若过电压引起的浪涌能量太大,超过了所选用的压敏电阻器极限承受能力,则压敏电阻器在抑制过电压时将会发生陶瓷炸裂现象;
（3）穿孔，若过电压峰值特别高,导致压敏电阻器陶瓷瞬间发生电击穿,表现为穿孔。

其中，在进行分级防雷保护前提下，压敏电阻器的失效模式绝大部分表现为劣化和穿孔（即短路），因此，在使用压敏电阻器时，必须与之串联一个合适的断路器或保险丝，避免电路短路引起事故。

目前，国际上流行的过电压保护器就是将压敏电阻器与限流、过流和劣化告警装置有机地组合在一起，它除了具有过电压保护功能外，还具有防止自身劣化、导致电路短路的功能。

1 压敏电阻器1.1 氧化锌压敏电阻器的特性氧化锌压敏电阻器是以氧化锌(Zn0)为主体材料，添加铋(Bi)、锑(Sb)、锰(Mn)、铬(Cr)、钴(Co)、硅(Si)、铝(AI)等多种金属氧化物，经典型的电子陶瓷工艺制造的具有非线性V-I 特性的多晶半导体陶瓷元件，其导电值随施加电压的增加而急剧增加。

也就是说它是对电压非常敏感的器件．习惯称其为压敏电阻器或浪涌吸收器。

其典型的V-I 特性曲线如图1所示：101031021010101010I V图l 典型的V-I 特性曲线其电器等效电路如图2所示L ：引线电感 C ：静态电容RV ：非线性电阻 Rg ：晶粒电阻图2 电器等效电路1.2 氧化锌压敏电阻的性能参数1.2.1 压敏电压压敏电压是压敏电阻器的一个基本参数，在规定温度下压敏电阻器两端施加某个规定测试电流，其两端的电压值作为压敏电压。

测试电流现在基本为1mA 。

1.2.2 最大连续工作电压Rv是指在某个规定的温度下可以施加在压敏电阻体上连续工作的最大直流电压或最大交流电压有效值。

1.2.3 最大通流容量当电流波形为8/20μs 时，施加在电阻体上的最大电流值称为最大通流容量。

我厂产品电流密度可达6500A/cm 2。

8/20μs 波形如图3所示：C u r r e n t (%)0105090图3 8/20μs 波形1.2.4 能量耐量当电流波形为2ms 时，施加在电阻体上的最大能量称为能量耐量．目前产品的吸收能量可达330J ／cm 3。

2ms 波形如图4所示：图4 2ms 波形图 1.2.5 限制电压最大峰值电流、将具有规定8/20μs电流波形为标准冲击电流波通入压敏电阻器,压敏电阻器两端电压的峰值称为限制电压。

1.2.6 响应速度当电路中感应脉冲出现时，通过压敏电阻器脉冲到响应时问小于50ns．。

氧化锌的电阻率摘要：1.氧化锌的概述2.氧化锌的电阻率特性3.氧化锌电阻率的应用4.氧化锌电阻率的影响因素5.结论正文：一、氧化锌的概述氧化锌（ZnO）是一种广泛应用于电子领域的半导体材料，具有良好的导电性和较高的电阻率。

在众多半导体材料中，氧化锌因其独特的性能而受到关注。

本文将重点介绍氧化锌的电阻率及其相关特性。

二、氧化锌的电阻率特性氧化锌的电阻率特性主要表现在以下几个方面：1.室温下的电阻率：在室温下，氧化锌的电阻率较高，一般在10^4 Ω·cm 左右。

这使得氧化锌在很多应用中可以作为电阻元件使用。

2.温度对电阻率的影响：氧化锌的电阻率随温度的升高而降低。

在温度较高时，氧化锌的电阻率可以达到几百欧姆·cm。

这种现象主要是因为温度升高导致氧化锌晶格振动加剧，载流子浓度增加，从而导致电阻率降低。

3.电场对电阻率的影响：氧化锌的电阻率随电场的增大而增大。

在电场作用下，氧化锌的载流子浓度会发生改变，进而影响其电阻率。

三、氧化锌电阻率的应用由于氧化锌具有良好的电阻率特性，使其在众多领域得以应用，主要包括：1.压敏电阻：氧化锌可以制备成压敏电阻，其电阻率随压力的变化而变化。

这种特性使得氧化锌压敏电阻在传感器、测量仪器等领域具有广泛应用。

2.热敏电阻：氧化锌的热敏电阻特性使其可用于制作热敏电阻器。

这种电阻器在环境温度变化时可以实现电阻值的变化，从而实现对温度的检测和控制。

3.光敏电阻：氧化锌还可以制备成光敏电阻，其电阻率随光照强度的变化而变化。

这种特性使得氧化锌光敏电阻在光控开关、光传感器等领域具有广泛应用。

四、氧化锌电阻率的影响因素氧化锌的电阻率受多种因素影响，主要包括：1.晶体结构：氧化锌的晶体结构对其电阻率具有重要影响。

在氧化锌晶体中，晶格常数、晶面取向等因素都会影响其电阻率。

2.杂质掺杂：氧化锌中的杂质掺杂会影响其电阻率。

杂质掺杂可以改变氧化锌的电子浓度、能带结构等，从而改变其电阻率。

氧化锌压敏电阻特性的分析摘要：氧化锌压敏电阻因为其自身的一些物理和化学性质，使得其在电路保护及相关系统保护中应用较为广泛。

现阶段氧化锌压敏电阻已经在电子设备保护、通讯系统保护、电力及工业系统保护中取得了较好的应用。

关键词：氧化锌压敏电阻；结构；特征；伏安特性由于雷电电压和操作电压等瞬间高电压会导致电子系统遭到破坏，并且这种破坏通常会导致整个系统的瘫痪，进而产生较大的经济损失。

为此各国均在对这种高压对电路系统的破坏防护进行研究，这种背景下氧化锌压敏电阻由于其对限制过电压的优异性能，其特性也非常受到研究界的关注，通过对其特性的研究分析出更加方便的保护系统。

现阶段氧化锌压敏电阻已经取得了很好的应用，在电力系统和电子系统的过压保护中发挥着重要的作用，但是在其使用过程中还存在着一些问题有待解决，比如老化劣化的判定标准不够精确，内部容易受潮导致性能下降，受过电压冲击时瓷套因制造工艺不高而产生爆炸等。

为此笔者对氧化锌压敏电阻的结构特征，电气特性等方面进行深入细致的研究具有重要的意义。

1、氧化锌结构特征1.1氧化锌晶体的结构研究氧化锌压敏电阻特性，首先要对氧化锌晶体进行研究。

氧化锌晶体是利用红锌矿为原料制作的金属氧化物，这种氧化物中既包括化学键又包括离子键，属于中间键型，结构的基础是氧离子以六角密堆积的方式排列，氧离子紧密排列所形成的四面体空隙中半数由锌离子填充，而氧离子密堆所形成的八面体空隙则是全空的。

氧化锌晶体常见的结构有三种，分别为六角纤锌矿结构、立方闪锌矿结构和立方岩盐矿结构。

上述三种结构受温度以及压力等因素的影响可以互相转变，其相变的过程会导致极性效应的产生，而极性效应则直接影响着氧化锌晶体的电气特性。

1.2氧化锌晶体的能带结构纯净的氧化锌晶体，其能带由氧离子的电子能级和锌离子电子能级组成。

价带和导带之间的禁带宽度为3.2~3.4eV。

因此，在室温下，满足化学计量比的纯净的氧化锌晶体应该是绝缘体。

然而，实际上氧化锌晶体却是一种典型的型半导体。

氧化锌压敏电阻器概述
氧化锌压敏电阻器是一种瞬时过电压保护器件。

它的主要功能是电阻值随着电压的变化而对称地非线性地变化，因而，它是一种对电压敏感性元件。

它具有电压非线性系数a大，残压低，浪涌耐量大，使用电压范围宽（从几伏到几十万伏），伏安特性陡峭且对称，对脉冲响应时间快，而且无续流，漏电流小（uA），电压随温度变化小等特有的优点。

高能氧化锌压敏电阻器还具有低场强、高能容的特点。

近年来的电力系统、电子线路中，吸收大气过电压和操作过电压，在超导移能和发电机组灭磁、电器设备、半导体器件及各种电机过压保护等方面具有广泛的应用前景。

一、主要用途
A、吸收大气过电压（防感应雷或沿着电源线进入系统的侵入波）
在电力系统用作避雷器保护配电变压器、配电盘、电镀表等。

在铁路系统用于铁路信号系统防雷，作为移频自动闭塞设备，小站电源屏等半导体讯号装置的保护。

在广播系统用于广播外线防雷击过电压保护。

B、吸收内部过电压（操作过电压）
用于各种电子设备、电子仪器的电源回路吸收切合闸引过的操作过电压，保护可控硅及硅整流管（如用在龙门刨、轧钢机、数控机床调速柜上，大型可控硅整流装置的交流侧、直流侧和元件侧等）以及高低压开关柜、防暴开关真空开关、高压变压器、高压电机等抑制浪涌过电压。

C、消除接点电火花
用于消除继电器触点火花，消除微型马达上电火花。

抑制显象管内部跳火和自动消磁等，以延长被保护线路的寿命，消除由电火花产生的无线电干扰等。

D、发电机灭磁，超导移能和过电压保护
用于各种发电机绕组灭磁，超导磁体移能和转子过电压保护及大功率整流设备与同步电机的过电压吸收。

厦门昱电电子有限公司
规格承认书
产品名称：氧化锌压敏电阻器（陕西华星）
一、特点与用途
压敏电阻器是以氧化锌为主要原材料制造的半导体陶瓷元件，其电阻值随施加电压的变化而呈非线形变化。

具有体积小、通流量大等特点。

主要用于半导体器件保护、家用电器浪涌过电压保护、通信、测量仪器的过电压保护。

二、命名方法
MY G 20 G07 K 471
压敏电压
电压允许误差（±10%）
芯片直径
20系列
G型压敏电阻器
三、技术参数
注：1. 标准品05K 系列压敏电压在0.1mA 电压下测量，07K 、10K 、14K 、20K 系列压敏电压在1mA 电压下测量。

2. 05K 、07K 、10K 、14K 、20K 分别代表瓷片直径为 φ5mm 、φ7mm 、φ10mm 、 φ14mm 、φ20mm 。

3. K 代表压敏电压±10%，后面三位数字中个位数字代表0的个数。

四、外形尺寸
φ5系列
φ7系列
五、产品取得认证。

氧化锌压敏电阻
氧化锌压敏电阻是一种采用化学反应作为控制元件的传感器，它可以按照不同的压力灵敏度和延迟时间来调整阻值，因此，它在微电子、机械和生物医疗等多个领域中有着广泛的应用。

氧化锌压敏电阻的结构分为两部分，一部分是氧化锌基板，它是由锌及其化合物组成的，另一部分是形状细长的电阻材料，它们与氧化锌基板结合在一起，形成一个压敏电阻元件。

氧化锌基板上的电阻材料受压力影响，会发生结构上的变化，进而导致元件的电气特性发生变化，产生不同的阻值变化。

氧化锌压敏电阻的优点非常明显，首先，它的工作电压较低，最高不会超过5V，因此，在使用时不必担心电压过高而导致的安全隐患。

其次，它的响应时间短，响应过程中只需要几毫秒，它还可以提供低压和低功耗特性，在任何条件下都能行之有效。

另外，它的灵敏度也较高，可以检测出较小的压力变化，从而更精准地控制数字信号。

此外，氧化锌压敏电阻具有稳定性和高精度等优势，使它可以满足不同的要求，例如检测汽车、航空发动机等紧急情况的变化，以此及时响应调整，或者在石油、化工工业中用于控制压力变化，以确保产品的质量。

不过氧化锌压敏电阻也有一些缺点，其中一个是它的阻值变化不稳定，受温度和环境变化影响较大，因此，使用时要进行十分复杂的校正，从而保证其精确度。

另外，它的耐压能力也不足，在高
压的环境下容易损坏，所以在使用时需要留意保护电阻元件，以避免损坏。

综上所述，氧化锌压敏电阻是一种可靠的传感器，它的灵敏度高，响应速度快，功耗低，因此在各种压力检测和控制系统中使用广泛。

但是，它仍然存在一些不足，因此在设计时，必须慎重考虑各种因素，确保工作安全可靠。

压敏电阻参数压敏电阻是一种特殊的电子元件，它的电阻值随着外界环境的变化而变化。

压敏电阻主要由氧化锌、硅、锗等材料制成，通过加工成片或薄膜形式后，再采用特殊工艺加工成不同形状的电阻器件。

压敏电阻的参数是指它的电学性能指标，其中包括电阻值、功率、温度系数、耐压、响应时间等。

下面我们将分别介绍这些参数的含义和作用。

1. 电阻值压敏电阻的电阻值是指它在正常工作状态下的电阻大小。

一般来说，压敏电阻的电阻值较小，通常在几百欧姆至几千欧姆之间。

电阻值的大小直接影响到压敏电阻的应用范围和精度。

2. 功率功率是指压敏电阻在工作状态下所能承受的最大功率。

功率值的大小与电阻器件的尺寸、材料以及工作环境等因素有关。

在选用压敏电阻时必须考虑其所需承受的功率值，以免电阻器件过载而导致故障。

3. 温度系数温度系数是指压敏电阻的电阻值随温度变化而变化的程度。

一般来说，压敏电阻的温度系数应该尽可能小，以确保其在不同温度下的电阻值稳定性。

4. 耐压耐压是指压敏电阻在工作状态下所能承受的最大电压。

耐压值的大小与电阻器件的尺寸、材料以及工作环境等因素有关。

在选用压敏电阻时必须考虑其所需承受的耐压值，以免电阻器件过载而导致故障。

5. 响应时间响应时间是指压敏电阻在受到外界刺激后，电阻值开始发生变化的时间。

响应时间的大小与电阻器件的尺寸、材料以及工作环境等因素有关。

在实际应用中，响应时间的快慢影响到了压敏电阻的灵敏度和精度。

压敏电阻的参数是决定其性能特点的关键因素。

在选用压敏电阻时必须全面考虑其各项参数，以确保电阻器件在实际应用中满足要求，稳定可靠。

压敏电阻的标称参数及特性参数压敏电阻意思是"在一定电流电压范围内电阻值随电压而变"，或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。

相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”。

压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。

现在大量使用的"氧化锌"（ZnO）压敏电阻器，它的主体材料有二价元素（Zn）和六价元素氧（O）所构成。

所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。

压敏电阻的标称参数压敏电阻用字母“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的这一点。

压敏电阻的特性参数一：压敏电压UN（U1mA）：通常以在压敏电阻上通过1mA直流电流时的电压来表示其是否导通的标志电压，这个电压就称为压敏电压UN。

压敏电压也常用符号U1mA表示。

压敏电压的误差范围一般是±10%。

在试验和实际使用中，通常把压敏电压从正常值下降10%作为压敏电阻失效的判据。

二：最大持续工作电压UC：指压敏电阻能长期承受的最大交流电压(有效值)Uac或最大直流电压Udc。

一般Uac≈0.64U1mA，Udc≈0.83U1mA。

三：通流量（最大冲击电流）IP：指压敏电阻能够承受的8/20μs波的最大冲击电流峰值。

“能够承受”的含义是，冲击后压敏电压的变化率不大于10%。

现行的技术规格书中通常都给出了冲击1次的IP值。

四：最大箝位电压（限制电压）VC：技术规格书中给出的最大箝位电压值是指给压敏电阻施加规定的8/20μs波冲击电流IX（A）时压敏电阻上呈现的电压。

实际使用中，压敏电压越高，施加的冲击电流越大，限制电压（或称残压）就越高，可从产品给出的V-I曲线上查到。