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1、壓敏電阻器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)手冊孫丹峰編著壓敏電阻器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)手冊（第一版）孫丹峰編著蘇州中普電子有限公司二〇〇五年三月29壓敏電阻器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)手冊孫丹峰編著第一章通用型氧化鋅壓敏電阻器1.1什么是“壓敏電阻器”“壓敏電阻器”是中國大陸通用的名詞，在中國臺灣地區(qū)，它被稱為“突波吸收器”；在日本，它被稱為“變阻器”；國際電工委員會（IEC）在其標(biāo)準(zhǔn)中稱之為“voltagedependentresistor”（簡稱VDR）；而在業(yè)界和學(xué)術(shù)界最廣泛使用的名詞則是“varistor”（即由variable和resistor兩個(gè)英
2、文單詞組成的組合詞）。從字面上理解，這些名詞的含義為“電阻值隨著外加電壓敏感變化的電阻器”。那么壓敏電阻器的電阻值是如何隨著外加電壓變化敏感的呢？圖1-1-1和表1-1-1可以給我們一個(gè)比較直觀的說明。從中我們可以看到，型號為20D201K的壓敏電阻器隨著外加電壓從180V上升到420V，其電阻值從18MΩ下降為0.42Ω，在這個(gè)過程里，電壓僅上升了2.33倍，而電阻值下降了4280多萬倍。由此可見壓敏電阻器的電阻值對外加電壓的變化是非?！懊舾小钡?。表1-1-120D201K壓敏電阻器的電阻值隨外加電壓的變化U（V）1
3、80192200250310356420R（Ω）1.8×1071.92×106200×103250313.560.42壓敏電阻的確切定義可從材料、特性和用途三個(gè)方面綜合得出。從材料組成上看，壓敏電阻是由電子級粉體材料－氧化鋅、氧化鉍、氧化銻、氧化鈦、氧化鈷、氧化錳、氧化鎳、氧化鉻等多種氧化物合成的，其中，氧化鋅的含量最高（約90％），是主基料；其他各種過渡金屬氧化物的含量相差很大，較多的占百分之幾，較小的僅有十萬分之幾，被稱為添加劑；壓敏電阻就是由主基料和添加劑按照配方一一稱好后，經(jīng)球磨、噴霧造粒、干壓成型、排膠、燒結(jié)
4、、表面金屬化、插片、包封、打標(biāo)等一系列標(biāo)準(zhǔn)的精細(xì)電子陶瓷和通用元件工藝制造而成的。從特性或功能上看，壓敏電阻器是一種電阻值隨著外加電壓敏感變化的電阻器，因此它的主要用途是：異常過電壓的感知、抑制和浪涌能量的吸收。綜上所述，我們可以給壓敏電阻下這樣一個(gè)定義：壓敏電阻是由在電子級ZnO粉末基料中摻入少量的電子級Bi2O3、Co2O3、MnO2、Sb2O3、TiO2、Cr2O3、Ni2O3等多種添加劑，經(jīng)混合、成型、燒結(jié)等工藝過程制成的精細(xì)電子陶瓷；它具有電阻值對外加電壓敏感變化的特性，主要用于感知29壓敏電阻器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)
5、手冊孫丹峰編著、限制電路中可能出現(xiàn)的各種瞬態(tài)過電壓、吸收浪涌能量。從以上定義我們可以看出：壓敏電阻器既是一種過電壓的傳感器（sensor），同時(shí)又是過電壓的抑制器；因此我們對壓敏電阻器的要求不僅包括它作為傳感器的各種技術(shù)指標(biāo)，而且也包括它作為動作元件的特性、壽命和安全要求。由于壓敏電阻器具有電阻值隨著外加電壓敏感變化的特性，所以它屬于半導(dǎo)體陶瓷元件大家族中一員，其他的半導(dǎo)體陶瓷元件主要有，對溫度敏感的PTC、NTC以及各種氣敏、濕敏、光敏、磁敏等元件。在壓敏電阻的發(fā)展史上，除了氧化鋅壓敏電阻以外，還曾出現(xiàn)過齊納二極管、
6、SiC、硒堆、氧化錫等壓敏電阻，由于齊納二極管性價(jià)比較低、SiC、硒堆、氧化錫等壓敏電阻的特性不能滿足應(yīng)用的需要，現(xiàn)在都已經(jīng)被氧化鋅壓敏電阻取代；現(xiàn)在，我們一提到壓敏電阻，幾乎全部指的是氧化鋅壓敏電阻。氧化鋅壓敏電阻起源于日本。1967年7月，日本松下電器公司無線電實(shí)驗(yàn)室（WirelessResearchLaboratory,MatsushitaElectricIndustryCo.,Ltd）的松岡道雄在研究金屬電極—氧化鋅陶瓷界面時(shí)，無意中發(fā)現(xiàn)ZnO+Bi2O3復(fù)合陶瓷具有壓敏特性。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)又發(fā)現(xiàn)，如果在以上二元
7、系陶瓷中再加入微量的氧化錳、氧化鈷、氧化鉻、氧化銻等多種氧化物，這種復(fù)合陶瓷的非線性系數(shù)可以達(dá)到50左右，其外特性類似兩支反并聯(lián)在一起的齊納二極管，通流能力不亞于SiC材料，臨界擊穿電壓可以通過改變元件的尺寸方便地加以調(diào)節(jié)，而且這種性能優(yōu)異的壓敏元件通過簡單的陶瓷工藝就能制造出來，因而性能—價(jià)格比極高。1972年美國通用電氣公司（GE）購買了松下有關(guān)氧化鋅壓敏材料的大部分專利和技術(shù)訣竅。自從美國掌握了氧化鋅壓敏材料的制造技術(shù)以后，有關(guān)這種材料的基礎(chǔ)研究工作得以大規(guī)模地進(jìn)行。自1980年代起，對氧化鋅壓敏材料的研究逐漸走
8、出了企業(yè)。在基礎(chǔ)研究的指導(dǎo)和推動下，壓敏電阻的性能得到不斷的提升，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大；產(chǎn)品的外形已從“閥片式”、“圓片引線式”發(fā)展到了“表面貼裝式”和“陣列式”，使用電壓等級已擴(kuò)展到從5伏到50萬伏的全系列，目前已經(jīng)到了“有電必有壓敏電阻”的程度。1.2壓敏電阻器的伏安特性和電性能參數(shù)外加電壓E(V/mm)電流密度J(A/cm2)圖
