集成电路氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用性能参数

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。

R 科聚G G Y、G N Y系列氧化锌压敏电阻保护器ZnO VOLT-SENSITIVE PROTECTORS安徽时代科聚电气有限公司ANHUI TIME KEJU Electric Co. Ltd.1.产品概述氧化锌压敏电阻器是一种具有优良限压特性（压敏特性）的非线性电阻器，被国内外广泛用作电气系统过电压抑制元件。

本公司（原中国科学院等离子体物理研究所电器设备厂）从20世纪70年代起从事压敏电阻材料、器件的研究及应用开发，是国际上首先将高能氧化锌压敏电阻用于大型发电机转子灭磁及过电压保护，并实现产品化的单位。

本公司已形成从电子系统到电力系统，从低压到高压全系列的防雷过电压保护产品，所开发的各类压敏电阻阀片均具有独立知识产权，产品曾多次获得国家及省、部级奖励。

根据过电压的特点和不同电器设备保护的需要，多年来我们对上千例各种过电压保护问题进行分析，采用最新的微粉压敏材料制成高能型和高压型氧化锌压敏电阻阀片，开发出GNY、GGY系列压敏电阻器。

该电阻器具有能量容量大、残压低、动作速度快、保护性能稳定、适用范围广、体积小、安装简单、无须维护等特点，是传统过电压保护器的和早期氧化锌压敏电阻器的更新换代产品。

1.1 GNY高能型压敏电阻器系列主要应用于同步电机或直流电机的励磁回路、各类大功率半导体变换装置如整流器、逆变器、变频器、开关电源、UPS等以及电力机车高压变压器、三相电力变压器低压侧、大电感负载换流回路等大能量、宽脉冲过电压保护。

1.2 GGY高压型压敏电阻器系列主要用于抑制电气系统的各类操作过电压、回路谐振过电压和雷电感应过电压，还可用于大电流开关、接触器等的灭弧。

产品品种齐全，型式多样，不仅广泛应用于上述强电系统，还普遍用作电子设备、仪器、家电等过电压保护元件，保护性能稳定可靠。

2. 使用要求使用环境：温度不超过-40°C～+45°C，相对湿度在+40°C时不超过95%；使用场所：户内使用，一般安装于电气柜内。

znr压敏电阻参数ZNR压敏电阻是一种特殊的电阻器件，具有压敏性能，能够根据外加电压的变化来调节电阻值。

它在电子电路中起到了重要的作用，被广泛应用于各种电路中。

ZNR压敏电阻的参数包括电阻值、额定电压、响应时间和功率耗散等。

首先，我们来了解一下ZNR压敏电阻的电阻值。

电阻值是指在额定电压下，ZNR压敏电阻所具有的电阻大小。

一般来说，电阻值越大，ZNR压敏电阻的阻抗越高，对外界电压的抵抗能力也越强。

额定电压是指ZNR压敏电阻所能承受的最大电压。

当外界电压超过额定电压时，ZNR压敏电阻的电阻值将急剧下降，以保护电路中其他元件不受电压过高的影响。

因此，在电路设计中，我们需要根据具体的电压要求选择合适的ZNR压敏电阻。

响应时间是指ZNR压敏电阻从受到外界电压变化到电阻值发生变化所需要的时间。

一般来说，响应时间越短，ZNR压敏电阻对外界电压的变化响应越迅速，能够更好地保护电路中的其他元件。

功率耗散是指ZNR压敏电阻在工作过程中所消耗的功率。

功率耗散与电流和电压有关，当电流或电压较大时，ZNR压敏电阻的功率耗散也相应增加。

因此，在电路设计中，我们需要根据具体的功率要求选择合适的ZNR压敏电阻。

除了以上几个参数外，ZNR压敏电阻还具有温度系数和温度特性等特点。

温度系数是指ZNR压敏电阻的电阻值随温度的变化情况。

一般来说，温度系数越小，ZNR压敏电阻的电阻值对温度的依赖性越小。

温度特性是指ZNR压敏电阻在不同温度下的性能表现。

不同的ZNR压敏电阻在不同温度下的电阻值变化情况可能不同，因此在具体应用中需要考虑温度对ZNR压敏电阻的影响。

总结一下，作为一种特殊的电阻器件，ZNR压敏电阻具有压敏性能，能够根据外加电压的变化来调节电阻值。

其参数包括电阻值、额定电压、响应时间和功率耗散等。

此外，ZNR压敏电阻还具有温度系数和温度特性等特点。

在实际应用中，我们需要根据具体的要求选择合适的ZNR压敏电阻，以确保电路的正常工作和稳定性。

【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。

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。

压敏电阻器(VSR)结构原理、应用知识压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件，一般用于电路浪涌和瞬变防护电路。

可以用来代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合。

压敏电阻器可以对集成电路等重要元件以及其它电路和设备进行保护，防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流（如雷击等）而造成对它们的损坏。

使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的电路上，当电压瞬间高于某一数值时，压敏电阻器阻值迅速下降，导通大电流，阻止瞬间过压而起到保护元器件或电路的作用；当电压低于压敏电阻器工作电压值时，压敏电阻器阻值极高，近乎开路，因而不会影响器件或电器设备的正常工作。

压敏电阻器(VSR)是电压灵敏电阻器的简称，它是一种新型过压保护元件。

压敏电阻器是以氧化锌为主要材料而制成的金属-氧化物-半导体陶瓷元件，构成压敏电阻的核心材料为氧化锌，氧化锌又包括氧化锌晶粒和晶粒周围的晶界层，氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层电阻率很高，相接触的两个晶粒之间形成一个相当于齐纳二极管的势垒，成为一个压敏电阻单元，许多单元通过串联，并联组成压敏电阻器基体。

压敏电阻器在工作时，每个压敏电阻单元都承担浪涌能量，而这些压敏电阻单元是大体上均匀分布在整个电阻体内的，也就是整个电阻体都承担能量，而不像齐纳二极稳压管那样只是结区承担电功率，这就是陶瓷压敏电阻器具有比齐纳二极稳压管大得很多的通流和能量定额的原因。

其电阻值随端电压而变化。

压敏电阻器的主要特点是工作电压范围宽(6—3000伏，分若干档)，对过压脉冲响应快(几至几十纳秒)，耐冲击电流的能力强(可达100安培-20千安培)，漏电流小(低于几至几十微安)，电阻温度系数小，性优价廉，体积小，是一种理想的保护元件。

由它可构成过压保护电路，消噪电路，消火花电路，吸收回路。

压敏电阻的电路符号，外形和内部结构见图1。

压敏电阻的结构就象两个特性一致的背靠背联接的稳压管，其性质基本相同。

压敏电阻的主要特性是，当两端所加电压在标称额定值以内时，它的电阻值几乎为无穷大，处于高阻状态，其漏电流<50微安，当它两端的电压稍微超过额定电压时，其电阻值急剧下降，立即处于导通状态，工作电流增加几个数量级，反应时间仅在毫微秒级。

压敏电阻原理概述本文就氧化锌压敏电阻的原理、特性、正确选用等问题进行简介，并提供一些应用电路实例供各位参考。

ZnO压敏电阻实际上是一种伏安特性呈非线性的敏感元件，在正常电压条件下，这相当于一只小电容器，而当电路出现过电压时，它的内阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏，它的伏安特性是对称的，如图(1)a 所示。

这种元件是利用陶瓷工艺制成的，它的内部微观结构如图(1)b 所示。

微观结构中包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层。

氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率却很高，相接触的两个晶粒之间形成了一个相当于齐纳二极管的势垒，这就是一压敏电阻单元，每个单元击穿电压大约为 3.5V，如果将许多的这种单元加以串联和并联就构成了压敏电阻的基体。

串联的单元越多，其击穿电压就超高，基片的横截面积越大，其通流容量也越大。

压敏电阻在工作时，每个压敏电阻单元都在承受浪涌电能量，而不象齐纳二极管那样只是结区承受电功率，这就是压敏电阻为什么比齐纳二极管能承受大得多的电能量的原因。

压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端，如图(2)所示压敏电阻的Zv与电路总阻抗（包括浪涌源阻抗Zs）构成分压器，因此压敏电阻的限制电压为V=VsZv/(Zs+Zv)。

Zv的阻值可以从正常时的兆欧级降到几欧，甚至小于1Ω。

由此可见Zv在瞬间流过很大的电流，过电压大部分降落在Zs上，而用电器的输入电压比较稳定，因而能起到的保护作用。

图(3)所示特性曲线可以说明其保护原理。

直线段是总阻抗Zs，曲线是压敏电阻的特性曲线，两者相交于点Q，即保护工作点，对应的限制电压为V，它是使用了压敏电阻后加在用电器上的工作电压。

Vs为浪涌电压，它已超过了用电器的耐压值VL，加上压敏电阻后，用电器的工作电压V小于耐压值VL，从而有效地保护了用电器。

不同的线路阻抗具有不同的保护特性，从保护效果来看，Zs越大，其保护效果就越好，若Zs=0，即电路阻抗为零，压敏电阻就不起保护作用了。

压敏电阻的作用及原理2008-08-11 20:08压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻元件；电阻对电压较敏感，当电压达到一定数值时，电阻迅速导通。

由于压敏电阻具有良好的非线特性、通流量大、残压水平低、动作快和无续流等特点。

被广泛应用于电子设备防雷。

主要参数：*残压：压敏电阻在通过规定波形的大电流时其两端出现的最高峰值电压。

*通流容量：按规定时间间隔与次数在压敏电阻上施加规定波形电流后，压敏电阻参考电压的变化率仍在规定范围内所能通过的最大电流幅值。

*泄漏电流：在参考电压的作用下，压敏电阻中流过的电流。

*额定工作电压：允许长期连续施加在压敏电阻两端的工频电压的有效值。

而压敏电阻在吸收暂态过电压能量后自身温度升高，在此电压下能正常冷却，不会发热损坏。

压敏电阻的不足：（1）寄生电容大压敏电阻具有较大的寄生电容，一般在几百至几千微微法的范围。

在高频信号系统中会引起高频信号传输畸变，从而引起系统正常运行。

（2）泄漏电流的存在压敏电阻的泄漏电流指标既关系到被保护电子系统的正常运行，又关系到压敏电阻自身的老化和使用寿命。

压敏电阻的损坏形：（3）当压敏电阻在抑制暂态过电压时能量超过其额定容量时，压敏电阻会因过热而损坏，主要表现为短路、开路。

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"。

znr压敏电阻1. 介绍znr压敏电阻（Zinc Oxide Varistor）是一种非线性电阻器件，它能够在一定电压范围内快速变化其电阻值，以保护电路免受过电压的破坏。

znr压敏电阻由氧化锌陶瓷材料制成，具有高分辨率、高灵敏度和快速响应的特点。

2. 结构与原理znr压敏电阻的结构包括两个金属端片和一个氧化锌陶瓷片。

氧化锌陶瓷片是该器件的核心部分，其表面涂有金属导体。

当正常工作时，氧化锌陶瓷片呈现高阻态；当超过器件额定电压时，氧化锌陶瓷片中的结晶粒子会发生定向排列，导致其内部形成导通通道，从而使器件呈现低阻态。

znr压敏电阻的工作原理基于“击穿效应”。

当外加电压超过设定值时，氧化锌陶瓷片中的结晶粒子受到激活，并形成一条导通通道，使电阻急剧下降，以吸收过电压。

当过电压消失时，氧化锌陶瓷片会自动恢复到高阻态。

3. 特性与应用3.1 特性•非线性特性：znr压敏电阻的电阻值随电压的变化呈非线性关系，能够在毫秒级别快速响应。

•宽工作范围：znr压敏电阻可在几伏至几千伏的范围内工作。

•高容量：znr压敏电阻能够承受较大的能量冲击。

•高稳定性：znr压敏电阻具有较高的稳定性和可靠性。

•低功耗：znr压敏电阻在正常工作状态下几乎不消耗能量。

3.2 应用由于其特殊的特性，znr压敏电阻广泛应用于各种领域，包括：3.2.1 电子设备保护znr压敏电阻可用于保护各种类型的电子设备免受过流和过压的损害。

在不同类型的设备中，znr压敏电阻的额定电压和功率需根据具体需求进行选择。

3.2.2 电力系统保护znr压敏电阻可用于保护电力系统中的变压器、发电机和输电设备等。

当系统中出现过电压时，znr压敏电阻能够迅速响应并吸收过电压，避免设备损坏。

3.2.3 通信设备保护znr压敏电阻广泛应用于通信设备中，如电话线路、传输线路和数据接口等。

它能够有效保护通信设备免受雷击、静电放电和突发的过电流等干扰。

3.2.4 汽车电子保护znr压敏电阻在汽车领域中也有着重要的应用。

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。