一文詳解壓敏電阻及其選型

為了確保電路可靠的工作，在設(shè)計(jì)過程的早期階段就應(yīng)考慮到瞬態(tài)電壓的抑制。這可能是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，因?yàn)?a target="_blank">電子元件對雜散的電氣瞬變越來越敏感。設(shè)計(jì)人員必須定義瞬變的類型，并在滿足產(chǎn)品規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的同時確定具體應(yīng)用。

電壓瞬變被定義為電能的短時激增，是先前儲存的或由其他方式（如重型感應(yīng)負(fù)載或雷擊）引起的能量突然釋放的結(jié)果。在電氣或電子電路中，這種能量可以通過可控的開關(guān)以可預(yù)測的方式釋放，或者從外部源隨機(jī)感應(yīng)到電路中。

可重復(fù)的瞬變通常是由電動機(jī)、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行或無功電路元件的切換引起的。而隨機(jī)瞬變通常是由閃電（圖1）和靜電放電（ESD）（圖2）引起的。閃電和靜電放電通常是不可預(yù)測的，可能需要詳細(xì)的監(jiān)控和精確測量，尤其是對板級的感應(yīng)。許多電子標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)使用公認(rèn)的監(jiān)測或測試方法來分析瞬態(tài)電壓。瞬態(tài)電壓的關(guān)鍵特性如表1所示。

瞬態(tài)電壓脈沖通常顯示“雙指數(shù)波形，如圖1所示，為閃電脈沖波形。圖2為ESD脈沖波形。閃電的指數(shù)上升時間范圍為1.2μs至10μs（基本上為10%至90%），以及持續(xù)時間在50微秒到1000微秒的范圍內(nèi)（峰值的50%）。對比來說，靜電放電的持續(xù)時間要短得多，上升時間小于1ns，總持續(xù)時間約為100ns。

為什么越來越關(guān)注瞬態(tài)脈沖？元器件的小型化導(dǎo)致對電應(yīng)力的敏感度增加。比如，微處理器的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部導(dǎo)電回路就不能耐受ESD瞬變產(chǎn)生的高電流。這類的元器件供電電壓很低，所以要控制電壓的波動，防止器件中斷運(yùn)行和產(chǎn)生潛在的或?yàn)?zāi)難性的故障。像微處理器這樣的敏感器件的使用以指數(shù)的速率增加。應(yīng)用從家用設(shè)備如洗碗機(jī)到工業(yè)控制甚至玩具。微處理器的使用增加了功能和效率。

汽車采用了大量的電子系統(tǒng)來控制引擎，空調(diào)，剎車，轉(zhuǎn)向等。汽車使用了很多能產(chǎn)生瞬態(tài)脈沖的模塊（如電動機(jī)），不僅自然環(huán)境，設(shè)備或應(yīng)用也有可能是瞬變脈沖源?；诖嗽?，正確的使用過壓保護(hù)技術(shù)將大大增加終端應(yīng)用的可靠性和安全性。下表顯示了各元器件的工藝及瞬變電壓耐受范圍。

靜電放電的特點(diǎn)是上升時間很短，峰值電壓和峰值電流很大。這是由于正負(fù)電荷的不均衡導(dǎo)致的。下面是一些靜電放電電壓的示例，取決于相對濕度：

參考表2，可以看到日?；顒赢a(chǎn)生的靜電放電遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過半導(dǎo)體的耐壓閾值。圖2顯示了IEC 61000-4-2試驗(yàn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)ESD波形。

感性負(fù)載的切換會產(chǎn)生高能瞬態(tài)脈沖，負(fù)載越重，脈沖的幅值就越大。當(dāng)感性負(fù)載被斷開的時候，儲存的磁場會被轉(zhuǎn)換為電能，瞬態(tài)脈沖為雙指數(shù)曲線。瞬態(tài)脈沖的峰值可以達(dá)到幾百伏電壓和幾百安培電流，持續(xù)時間可達(dá)400ms，取決于產(chǎn)生瞬變脈沖的源。

典型的感性瞬態(tài)脈沖源為發(fā)電機(jī)，電動機(jī)，繼電器和變壓器。

在電氣電子系統(tǒng)里，這些例子很常見?；诰唧w的應(yīng)用，負(fù)載的尺寸會有所不同?，F(xiàn)實(shí)世界的脈沖包含脈沖形狀，持續(xù)時間，峰值電流和峰值電壓等參數(shù)。一旦這些參數(shù)被確定，就可以選擇合適的脈沖抑制技術(shù)。

圖中的曲線所表示的瞬態(tài)脈沖是由汽車中的交流發(fā)電機(jī)導(dǎo)致的。汽車中的直流電動機(jī)也會導(dǎo)致類似的瞬態(tài)脈沖。比如類似電動鎖，電動座椅和電動車窗等直流電機(jī)應(yīng)用設(shè)備。類似于外部環(huán)境所產(chǎn)生的有害瞬變脈沖，直流電機(jī)也會產(chǎn)生對敏感器件有害的瞬變脈沖。

雷電感應(yīng)瞬態(tài)脈沖。直接的雷擊肯定是具有破壞性的，但雷電導(dǎo)致的瞬態(tài)脈沖卻并非直接的雷擊造成的。當(dāng)雷擊發(fā)生時，會產(chǎn)生磁場，并在附近電纜感應(yīng)出瞬態(tài)的高峰值脈沖。

如下圖所示，云間的雷擊不僅影響高空的線纜，而且干擾埋在地下的線纜。1英里（1.6km）遠(yuǎn)的雷擊可以使線纜產(chǎn)生70V的瞬態(tài)脈沖。

下圖為云到地間的脈沖，影響更加嚴(yán)重。

下圖為典型的雷電干擾所導(dǎo)致的瞬態(tài)脈沖波形。

壓敏電阻是基于電壓的，非線性元器件。其電特性類似于背靠背的穩(wěn)壓二極管。主要由氧化鋅和少量的其它金屬氧化物構(gòu)成，比如鉍、鈷等。金屬氧化物壓敏電阻或者“MOV”是在制造過程中燒結(jié)到陶瓷半導(dǎo)體，導(dǎo)致晶體微結(jié)構(gòu)允許消散高水平的瞬態(tài)能量。因此，MOV通常用于抑制閃電以及在工業(yè)或交流線路應(yīng)用。此外，MOV用于直流電低壓電源、汽車等電路應(yīng)用。他們的制造工藝允許其有不同的形狀，但有引腳的圓盤形狀是最常見的。

多層壓敏電阻或“MLV”是由氧化鋅構(gòu)成的，這類似于標(biāo)準(zhǔn)的“MOV”。然而，它們有一層與金屬電極交織連接，為無引腳封裝。如同MOV，當(dāng)遭受高于額定值的電壓時，MLV就會由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通態(tài)。MLV具有多種尺寸外形，能承受較大的浪涌電流。因此，可以用于數(shù)據(jù)線和電源浪涌抑制。

下面有關(guān)于壓敏電阻的參數(shù)，設(shè)計(jì)者應(yīng)好好理解，以便對于給定應(yīng)用，能夠選擇合適的元器件。

壓敏電阻本體結(jié)構(gòu)是由導(dǎo)電的氧化鋅顆粒矩陣構(gòu)成，并由顆粒邊界隔開，以提供PN接半導(dǎo)體特性。這些邊界就是低壓時不導(dǎo)通，高壓時導(dǎo)通的原因。

上圖所示的對稱、尖銳的擊穿特性，使壓敏電阻能夠提供出色的瞬態(tài)抑制性能。當(dāng)有高的瞬態(tài)電壓存在時，壓敏電阻的阻抗會急劇降低，使得從幾近開路的狀態(tài)變到了幾近短路的狀態(tài)，從而將瞬態(tài)電壓鉗位到一個安全水平。壓敏電阻吸收了輸入的瞬態(tài)脈沖的潛在的破壞能量，從而保護(hù)了脆弱的電路元件。

電氣導(dǎo)通的同時，能量會被壓敏電阻統(tǒng)一的，均勻的吸收。電氣特性主要由壓敏電阻的物理尺寸決定。能量等級由體積、電壓額定值（按厚度或電流路徑的長度）和電流容量（按正常測量面積和電流流向）。

MOV設(shè)計(jì)用于保護(hù)敏感電路免受外部瞬變（閃電）和內(nèi)部瞬變（感性負(fù)載切換、繼電器切換和電容器放電）以及在工業(yè)交流線路應(yīng)用中的高峰值瞬變或汽車直流線路應(yīng)用中的低峰值瞬變的危害。幅值范圍為20A至500A，峰值能量額定值為0.05J-2.5J。

MOV的一個吸引人的特性是電氣特性與裝置的本體有關(guān)。每個氧化鋅陶瓷的晶粒在晶界處起著半導(dǎo)體結(jié)的作用。材料的橫截面如下圖所示，這顯示了陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)。壓敏電阻是通過向陶瓷部分燒結(jié)氧化鋅粉末，使其成型。氧化鋅基粉末制成陶瓷零件后用厚膜的銀或電弧/火焰進(jìn)行電鍍并噴涂金屬。

氧化鋅晶界清晰可見。非線性的電氣特性發(fā)生在各氧化鋅半導(dǎo)體顆粒的邊界。壓敏電阻可以被認(rèn)為是由多個晶界的串聯(lián)和并聯(lián)構(gòu)成。可以通過分析陶瓷結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)來分析器件的特性。平均粒徑和粒徑分布在電氣行為中起重要作用。

大部分壓敏電阻的觸點(diǎn)由氧化鋅晶粒構(gòu)成，其平均尺寸為d，如下圖所示，其電阻率為<0.3 Ω–cm。

設(shè)計(jì)一個給定額定電壓的壓敏電阻，基本上就是選擇器件的厚度，即串聯(lián)在電極間的晶粒的數(shù)量(n)。實(shí)際上，壓敏電阻的材料以電壓梯度為特征，即在整個厚度范圍內(nèi)為Volts/mm?？赏ㄟ^控制組成成分和制造條件使梯度值保持固定。實(shí)際可達(dá)到的厚度范圍是有限的，并且需要有多個電壓梯度。通過改變金屬氧化物構(gòu)成就可以改變粒徑“d”并達(dá)到預(yù)期結(jié)果。

氧化鋅壓敏電阻的一個基本特性是跨單個“結(jié)”的電壓降幾乎是恒定的。通過對壓敏電阻的成分變化和加工條件的觀察，得知每個晶界的恒定的電壓降約為2V-3V。此外，此電壓降不隨晶粒的尺寸不同而改變。因此，壓敏電阻的電壓將由材料厚度和氧化鋅顆粒的大小決定。這種關(guān)系可以簡單地表示為：

其中，d為平均粒徑，D為壓敏電阻厚度，n為晶粒數(shù)量，VN為壓敏電阻轉(zhuǎn)變電壓。同時，

轉(zhuǎn)變電壓被定義為在V-I特性曲線上，電壓從底部線性區(qū)域到頂部非線性區(qū)域的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。為了用于標(biāo)準(zhǔn)的測量，定義為1mA的電流對應(yīng)的電壓值。下面是壓敏電阻一些典型的值（摘自力特）。

由于金屬氧化物半導(dǎo)體壓敏電阻的多晶特性，該器件的物理操作是

比傳統(tǒng)半導(dǎo)體更復(fù)雜。大量的測量已經(jīng)確定了該裝置的許多電氣特性，而且許多工作還仍在繼續(xù)，以更好地定義對壓敏電阻的操作。但是從用戶的觀點(diǎn)來看，器件結(jié)構(gòu)不如與之相關(guān)的電氣特性那么重要。

理解金屬氧化物壓敏電阻運(yùn)行的關(guān)鍵在于了解氧化鋅晶界附近發(fā)生的電子現(xiàn)象。早期的一些理論認(rèn)為在晶界的絕緣第二相態(tài)產(chǎn)生了隧道效應(yīng)，壓敏電阻的運(yùn)行可以較好的描述為半導(dǎo)體二極管的串并聯(lián)。在這個模型中，晶界包含缺陷態(tài)，該缺陷態(tài)從n型半導(dǎo)體氧化鋅顆粒中捕獲自由電子，形成氧化鋅晶界空間附近區(qū)域的電荷耗盡層。

下面為壓敏電阻耗盡層的圖示。曲線表示了每個邊界的電容值的倒數(shù)的平方與每個邊界施加電壓的關(guān)系。載流子濃度N被確定為約2 x 10^17/cm^3。另外，耗盡層的寬度大約是1000埃單位(Angstrom units)，單節(jié)點(diǎn)研究也支持二極管模型。

正是這些耗盡層阻止了載流子的自由流動并表現(xiàn)出下面曲線所示漏電流區(qū)域的低壓絕緣行為。漏電流是由25℃熱激活的載流子自由流過較低的勢壘（應(yīng)該是正向電流）產(chǎn)生的。關(guān)于突變PN節(jié)二極管，二者關(guān)系是：

下圖為氧化鋅晶節(jié)能帶圖。左邊施加的為正向偏壓VL，右邊施加的為反向偏壓VR。耗盡層寬度為XL和XR，各自的勢壘高度為fL和fR。零偏壓勢壘高度為fO。當(dāng)電壓偏差增大時，fL減小，fR增大，勢壘降低，且導(dǎo)電性增加。

對于低壓壓敏電阻，改變施加的電壓，同時測其勢壘高度fL，如下圖所示。施加高電壓時所表現(xiàn)的勢壘的迅速下降表明了非線性傳導(dǎo)的開始。

非線性區(qū)域的傳輸機(jī)制復(fù)雜，仍需積極研究。大多數(shù)理論的靈感都來自半導(dǎo)體傳輸理論，本文從略。

下圖為壓敏電阻的制作流程（摘自力特）。起始材料里施加的氧化物成份不同，產(chǎn)品的耐壓則不同。

器件特性在壓制時確定。將粉末壓制成預(yù)定厚度的形式，以獲得所需的額定電壓值。通過改變電極面積和器件質(zhì)量以獲得所需的額定峰值電流和可耐受能量值。下表列出了圓盤的直徑范圍（摘自力特，下同）：

當(dāng)然，其他形狀，如矩形，也只需更換沖模即可實(shí)現(xiàn)。其他類型的陶瓷制造技術(shù)可以用來制造不同的形狀。例如，桿或管是通過擠壓和切割成一定長度制成的。成型后，綠色（即未著色）零件放在窯中，在超過1200℃的高溫度下燒結(jié)。超過825℃時，B ismuth氧化物被熔化。并初步使多晶陶瓷致密化。在較高的溫度下，晶粒會生長，形成一種可控制的晶粒尺寸結(jié)構(gòu)。

對于徑向引腳和芯片器件，通過在陶瓷表面涂上厚膜銀色的Fred。然后將導(dǎo)線或帶式端子焊接到正確的位置。導(dǎo)電環(huán)氧樹脂用于將導(dǎo)線連接到徑向3毫米的圓盤。對于較大的工業(yè)用元器件（直徑為40 mm和60 mm的圓盤），接觸材料采用電弧噴涂鋁，如有必要，可過噴涂銅以提供可焊接表面。

各種壓敏電阻的封裝在組裝過程使用了大量的封鑄技術(shù)。大多的徑向引腳和一些工業(yè)器件（HA系列）在流化床上被涂上環(huán)氧樹脂，對于軸向元器件則是旋轉(zhuǎn)著噴涂。

徑向引腳封裝采用濕法工藝，也可使用酚醛涂層。PA系列的封裝則是在20mm圓盤范圍內(nèi)采用塑膜封裝。RA，DA和DB的器件是相似的，由圓片和芯片構(gòu)成，帶有標(biāo)識或引線，包封在環(huán)氧樹脂覆蓋的塑封外殼中。不同的封裝類型具有不同的能量等級和安裝方式。

下面幾幅圖顯示了壓敏電阻封裝的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。

如下圖的大電流上升區(qū)域（紅線標(biāo)注），V-I的行為接近歐姆特性。極限電阻值取決于半導(dǎo)體氧化鋅晶粒的電氣導(dǎo)電性。其載流子的濃度為10^17到10^18每cm^3，這使得ZnO的電阻率低于0.3Ωcm。

為了顯示寬范圍的V-I曲線，可以使用log-log形式。log格式更加清晰，更能表現(xiàn)非線性的部分，如上圖所示。這個圖比通常在壓敏電阻數(shù)據(jù)表上提供的電流范圍更廣，以說明三個不同的區(qū)域。

壓敏電阻的電路等效模型如下圖所示：

在低電流水平下，V-I曲線接近線性（歐姆）關(guān)系并具有顯著的溫度依賴性。此時壓敏電阻顯示為高電阻（10^19），為開路。非線性電阻元件（Rx）可以忽略，以（ROFF）為主（由于二者的并聯(lián)關(guān)系）。另外，RON與ROFF相比，可忽略。故此時的等效電路如下圖。

對于一個給定的壓敏電阻器件，電容在較寬的電壓和頻率范圍內(nèi)保持近似恒定。當(dāng)在壓敏電阻上施加電壓時，電容僅下降一點(diǎn)點(diǎn)。當(dāng)電壓接近壓敏電阻的額定電壓時，電容會減小。當(dāng)頻率變化達(dá)到100kHz時，電容值幾乎不變。類似的，電容值隨溫度的變化也很小。在-40oC到+125oC范圍內(nèi)，電容的變化為 +/-10%（參考溫度為25℃）。

下圖為漏電流區(qū)域V-I特性的溫度效應(yīng)，可以看出明顯的溫度依賴性。

漏電流和溫度的關(guān)系為：

ε=-VB/kT

I=IO ε

其中，IO為常量，k為玻爾茲曼常量，VB為0.9eV。

實(shí)際上，溫度的變化與ROFF的變化一致。然而，即使在高溫下（ROFF）仍保持較高的電阻值。例如，它在125℃時仍在10MΩ至100MΩ的范圍內(nèi)。

雖然（ROFF）具有高電阻值，但它隨頻率變化而變化。這種關(guān)系與頻率的倒數(shù)成近似線性的關(guān)系。

然而，ROFF和C的并聯(lián)在任何頻率下都主要表現(xiàn)為容性。因?yàn)殡娙莸碾娍古c頻率的倒數(shù)也近似為線性關(guān)系。

在較高的電流狀態(tài)下，在mA范圍及以上，溫度系數(shù)變化變得最小。溫度系數(shù)（dV/dT）如下圖所示。可以發(fā)現(xiàn)溫度系數(shù)為負(fù)（-）并且隨著電流的增加而減小。在壓敏電阻的鉗位電壓范圍內(nèi)(I > 1A)，溫度依賴性接近于零。

Nominal Varistor Region 的壓敏電阻的特性，可以由下述方程給出。

其中，k為常數(shù)，a為指數(shù)，用來定義非線性度。a可以由曲線的斜率決定或有下面的公式得出：

在這個區(qū)域，壓敏電阻被導(dǎo)通。Rx的主導(dǎo)性超過了C，RON和ROFF。Rx比ROFF小很多數(shù)量級，但仍然比RON大。等效電路如下圖

在導(dǎo)通過程中，對于電流的幾個數(shù)量級的變化，壓敏電阻的電壓保持相對恒定。實(shí)際上，器件的電阻Rx會隨著電流的變化而變化。這可以通過測試靜態(tài)或動態(tài)電阻（為電流的函數(shù)）來觀察。靜態(tài)電阻的定義如下：

動態(tài)電阻被定義為：

下面的曲線分別為靜態(tài)電阻與電流關(guān)系曲線和動態(tài)電阻和電流關(guān)系曲線。

對于Upturn Region ，在接近最大額定值的大電流下，壓敏電阻近似于短路。曲線偏離非線性關(guān)系，接近材料本體電阻值，約為1Ω-10Ω。當(dāng)Rx接近RON值時，曲線就會出現(xiàn)上翹。電阻Ron代表氧化鋅顆粒的本體電阻。這種電阻值是線性的（在對數(shù)圖上顯示為更陡的斜率），根據(jù)壓敏電阻的尺寸，會出現(xiàn)在電流50A到50000A的時刻。

下圖為對應(yīng)的等效電路：

壓敏電阻的作用取決于類似于其他半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電機(jī)制。因此，導(dǎo)通發(fā)生得非常迅速，沒有明顯的時間延遲，甚至進(jìn)入納秒（ns）范圍。下圖為低感應(yīng)脈沖發(fā)生器插入或不插入壓敏電阻的兩個電壓軌的合成圖像。第二軌道（沒有與第一軌道同步，僅疊加在示波器屏幕上）表明，壓敏電阻的電壓箝位效應(yīng)發(fā)生在小于1.0ns的時間內(nèi)。

在傳統(tǒng)的引線安裝器件中，引線的電感將極大地影響壓敏電阻的快速動作；因此，上圖的測試電路需要在同軸線上插入一小塊壓敏電阻材料，以證明壓敏電阻的固有響應(yīng)。

對引線安裝的器件進(jìn)行測試，即使小心地將引線長度減至最小，也表明在大電流和電流快速上升時引線形成的回路中感應(yīng)的電壓，對壓敏電阻端子上出現(xiàn)的電壓有很大的影響。幸運(yùn)的是，由瞬變電源提供的電流上升時間上總是比觀察到的瞬變電壓慢。壓敏電阻應(yīng)用中最常遇到的是電流上升時間通常超過0.5微秒的情況。

當(dāng)討論壓敏電阻對快速脈沖的響應(yīng)時，電壓上升率不是最好的措辭（不同于火花隙，在從非導(dǎo)通狀態(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)時，涉及fnite時間）。壓敏電阻對電路能傳遞的瞬態(tài)電流的響應(yīng)時間需要考慮合適的特性。

下圖的V-I特性顯示了壓敏電阻的響應(yīng)如何受到電流波形的影響。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，“過沖”效應(yīng)可以被定義為快速電流上升期間變阻器上出現(xiàn)的最大電壓的相對增加，使用傳統(tǒng)的8/20微秒電流波形作為參考。第二幅圖顯示了不同電流水平下典型的鉗位電壓隨上升時間的變化。

瞬態(tài)抑制器可以在納秒到毫秒的短時間內(nèi)耐受高電流。

壓敏電阻與負(fù)載并聯(lián)使用，任何由壓敏電阻的引線所產(chǎn)生的電壓降都會降低其有效性。最好的辦法是使用短的引線來減少感應(yīng)電壓和使用低歐姆電阻來減少I?R下降。

器件的特性是固有的、可測量的特性。這種性能可以是電性能、機(jī)械性能或熱性能，并且可以表示為規(guī)定條件下的值。

器件的額定值是表征器件運(yùn)行的限制條件（最大或最小）的值。它根據(jù)特定的環(huán)境和操作來確定。額定值表示在不引起退化或故障的情況下施加在設(shè)備上的應(yīng)力水平。壓敏電阻符號如下面第二幅圖所示。

鉗位器件 ，如MOV，是指在施加電壓的狀態(tài)下其有效電阻由高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)的特性。在導(dǎo)通狀態(tài)下，鉗位器件與源阻抗形成了分頻器。鉗位器件通常是“耗散”器件，將大部分的瞬時電能轉(zhuǎn)化為熱能。

選擇最合適的抑制器取決于具體應(yīng)用、具體操作、預(yù)期的瞬變電壓和需要保護(hù)的元件的靈敏度需求之間的平衡。還必須考慮外形/封裝樣式。

在高電流和高能量狀態(tài)下，需用脈沖波形測量壓敏電阻特性。如下圖所示，是ANSI標(biāo)準(zhǔn)C62.1規(guī)定波形，代表雷電浪涌和無功電路中儲存能量放電的指數(shù)衰減波形。

8/20微秒電流波形（8微秒上升和20微秒到50%衰減峰值）是根據(jù)行業(yè)慣例用來描述瞬態(tài)波形的特性和額定值的標(biāo)準(zhǔn)波形。一個例外是能量額定值（WTM），采用10/1000微秒較長的波形。這種波形更能代表通常由電機(jī)和變壓器等電感性負(fù)載引起的高能浪涌放電。壓敏電阻的額定值定義為導(dǎo)致壓敏電阻電壓（VN）偏移小于初始值+/-10%的最大脈沖浪涌能量。

當(dāng)瞬變連續(xù)快速發(fā)生時，平均功耗是每個脈沖的能量WTM（瓦特秒）乘以每秒的脈沖數(shù)。所需求的功率必須在特定器件的器件額定值和特性表中所示的規(guī)格范圍內(nèi)。某些參數(shù)必須在高溫下進(jìn)行降額。

下表為壓敏電阻的各個參數(shù)。

鉗位電壓 ：在特定峰值電壓和脈沖電流以及特定波形條件下測量的壓敏電阻的峰值電壓。注：峰值電壓和峰值電流在時間上不一定一致。

額定峰值單脈沖瞬態(tài)電流（壓敏電阻） ：最大峰值電流，適用于單個8/20微秒脈沖，同時也適用于額定電壓線路，不會導(dǎo)致設(shè)備故障。

額定脈沖電流壽命（壓敏電阻） ：瞬態(tài)脈沖持續(xù)時間超過8/20μs波形的ITM降額值，以及可能在設(shè)備額定壽命內(nèi)施加的多個脈沖的情形。

額定電壓有效值（壓敏電阻） ：可施加的最大的連續(xù)的正弦電壓有效值。

額定直流電壓（壓敏電阻） ：可施加的最大連續(xù)直流電壓。

直流靜態(tài)電流（壓敏電阻） ：在額定電壓VM(DC)下測得的壓敏電阻的電流。

對于特定應(yīng)用，下面的參數(shù)也許有用：

壓敏電阻的額定電壓 ：通過施加規(guī)定時間的規(guī)定直流脈沖電流IN（DC）來測得。IN（DC）由壓敏電阻制造商指定。

壓敏電阻峰值額定電壓 ：在規(guī)定的峰值交流電流IN（AC），以及在規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)測量的壓敏電阻上的電壓。IN（AC）由壓敏電阻制造商指定。

額定重復(fù)性峰值電壓（壓敏電阻） ：特定的占空比和波形的最大重復(fù)峰值電壓。

額定單脈沖瞬態(tài)能量（壓敏電阻） ：在特定波形下的最大單次脈沖可耗散的能量，同時施加額定有效電壓值或額定直流電壓值，而不會導(dǎo)致器件失效。

額定瞬態(tài)平均功耗（壓敏電阻） ：在特定的隔離時間內(nèi)施加的一組脈沖使其產(chǎn)生最大的平均的耗散功率，而不會導(dǎo)致設(shè)備故障。

壓敏電阻的電壓 ：在給定電流下IX測得的變阻器兩端的電壓。

電壓鉗位比（壓敏電阻） ：由(VC) ÷ (VM(AC)), (VC) ÷ (VM(DC))定義的壓敏電阻鉗位效率的量。

非線性指數(shù) ：一種在給定工作電流I1和I2之間測量壓敏電阻非線性的方法，用I=kV^a表示，其中k是設(shè)備常數(shù)，I1≤I≤I2，a12=（logI2/I1）÷（logV2/V1）。

動態(tài)阻抗（壓敏電阻） ：給定工作點(diǎn)小信號阻抗的一種測量方法，定義為：Zx=（dVx）÷（dIx）。

靜態(tài)電阻（壓敏電阻） ：在給定工作點(diǎn)的靜態(tài)電阻由以下公式確定：Rx=（Vx）÷（Ix）。

電容（壓敏電阻） ：在指定頻率和偏壓下測得的壓敏電阻兩個端子之間的電容。

交流靜態(tài)功耗（壓敏電阻） ：在額定有效電壓VM（AC）下測量的壓敏電阻的交流功耗。

電壓過沖（壓敏電阻） ：當(dāng)施加小于8微秒虛擬波前持續(xù)時間的給定電流波時，會產(chǎn)生高于設(shè)備的鉗位電壓的多余電壓。該值可以表示為8/20電流波的鉗位電壓（Vc）的百分比。

響應(yīng)時間（壓敏電阻） ：此點(diǎn)定義為超過鉗位電壓電平（Vc）的點(diǎn)與電壓過沖峰值之間的時間。為了實(shí)現(xiàn)這一定義，用與此響應(yīng)時間所用波形相同的峰值電流振幅的8/20微秒電流波形定義鉗位電壓。

過沖持續(xù)時間（壓敏電阻） ：過沖點(diǎn)電壓電平（Vc）與電壓過沖衰減到其峰值50%之間的時間。為了實(shí)現(xiàn)這一定義，鉗位電壓采用8/20微秒的電流波形，其峰值電流與此過沖持續(xù)時間內(nèi)使用的波形相同。

下面為壓敏電阻連接示例：

這是最完整的保護(hù)方案，但很多情況下只選用壓敏電阻1或者壓敏電阻1和壓敏電阻2.

直流應(yīng)用需要正負(fù)之間或正和接地之間和負(fù)和接地之間插入壓敏電阻。

例如，如果在所有3個相位（共模瞬變）上都存在對地瞬變，只有相位對地的瞬變抑制器會吸收能量。相間連接的瞬態(tài)抑制器是無效的。

另一方面，如果存在差分瞬態(tài)（相間）模式，則相位連接的瞬態(tài)抑制器將是正確的解決方案。

這是連接瞬態(tài)抑制器時的一些參考。

標(biāo)準(zhǔn)方法是在瞬變產(chǎn)生的電位差點(diǎn)之間連接瞬變抑制器，然后抑制器將平衡或降低這些電位到較低和無害的水平。

壓敏電阻選型表

1、確定電路的工作參數(shù)

1-a、瞬變的來源和路徑

來源：電動機(jī)或發(fā)電機(jī)的運(yùn)行；無功電路元件的切換；閃電或靜電放電；

路徑：相間或相與地之間；

1-b、被保護(hù)器件的額定工作電壓

________ (VAC) , or ________ (V)RMS DC

VAC應(yīng)該指的是幅值。

1-c、（1-b）中額定工作電壓的公差

________ (V) or ________ Unknown

1-d、被保護(hù)器件最大可容許的電壓

________ (VAC) or ________ (V)RMS DC

1-e、預(yù)期最大的浪涌電流值和沖擊次數(shù)（8x20μs

波形）

________ (A) ________ (# of hits)

1-f、施加到元器件上最大的浪涌能量

________ (Joules) (E=1.4xVxIxT)

1-g、施加到元器件上的最大功率

________ (W) (P=VxI)

1-h、壓敏電阻允許的的最大的電容值（@1kHz; 0VDC

bias）

________ (pF)

1-i、遵循的安全標(biāo)準(zhǔn)

(比如UL, CSA, VDE, etc.)

2、計(jì)算電壓值

2-a、需求的壓敏電壓值為

被保護(hù)元器件工作電壓+工作電壓公差，如果公差不知道，則將工作電壓*(1.10~1.25)。如果工作電壓為交流AC (VRMS) 轉(zhuǎn)化為VDC。

____ 工作電壓 AC (V) x 1.414= ___工作電壓 (V)RMS DC

________工作電壓 (VDC)+________公差 (V) = ___需求的壓敏電阻的電壓 (V)

或者_(dá)___工作電壓 (VDC )x(1.10 ~ 1.25) = ______ 需求的壓敏電阻電壓(V)

3、壓敏電阻選型指南

3-a、壓敏電阻電壓值-壓敏電阻公差值≥ (2-a)中的壓敏電阻值；

3-b、壓敏電阻最大鉗位電壓值<被保護(hù)器件（1-d）的最大允許電壓（最大電流應(yīng)小于或等于測量最大鉗位電壓時的電流）；

3-c、壓敏電阻的最大峰值電流>預(yù)期的最大的浪涌電流(1-e)；如果浪涌波形不是8 x 20μs ，使用脈沖壽命額定值曲線。

3-d、壓敏電阻最大的能量額定值>施加到系統(tǒng)的最大能量(1-f)；

3-e、壓敏電阻最大的額定功率>施加到系統(tǒng)的最大功率(1-g);

3-f、壓敏電阻的電容<最大的可允許的系統(tǒng)電容(1-h);

4、驗(yàn)證對于系統(tǒng)的要求

4-a、選擇的壓敏電阻的漏電流適合于電路的需求；

4-b、在失效模式下驗(yàn)證壓敏電阻的性能；

用戶應(yīng)獨(dú)立評估和測試每個MOV器件在其應(yīng)用中的安全性和適用性。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：

焊接說明（摘自力特）：

對于有鉛焊接，在表面貼裝技術(shù)中，元件焊接的主要技術(shù)是紅外回流焊和波峰焊。右側(cè)顯示了典型的焊接曲線。MHS抑制器的推薦焊料為62/36/2（Sn/Pb/Ag）、60/40（Sn/Pb）或63/37（Sn/Pb）。力特還建議使用RMA助焊劑。波峰焊是最費(fèi)力的工藝。為了避免熱沖擊產(chǎn)生應(yīng)力的可能性，建議在焊接過程中進(jìn)行預(yù)熱，并嚴(yán)格控制焊接過程的峰值溫度。

在回流焊過程中，應(yīng)注意確保MHS芯片不受超過每秒4度的熱梯度影響；理想梯度為每秒2度。在焊接過程中，預(yù)熱到焊料峰值溫度的100度以內(nèi)是減少熱沖擊的關(guān)鍵。焊接過程完成后，仍有必要確保避免任何進(jìn)一步的熱沖擊。熱沖擊的一個可能原因是熱印制電路板被從焊接過程中移除，并在室溫下直接清洗。清潔前，必須讓板逐漸冷卻至50℃以下。

力特提供鎳屏蔽終端工藝，以獲得最佳無鉛焊接性能。

首選的焊料為96.5/3.0/0.5（Sn/Ag/Cu），同時使用RMA助焊劑，也有多種與鎳屏障部件兼容的焊膏和助焊劑可供選擇。

回流焊受到無鉛回流焊曲線最大值的限制。對于無鉛波峰焊，波峰焊曲線仍然適用。

注：無鉛焊膏、助焊劑和焊接曲線是力特根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)踐，用于進(jìn)行評估的目的。這三種方法都有多種選擇，建議客戶探索其流程的最佳組合，因?yàn)楦鱾€生產(chǎn)站點(diǎn)的流程差異很大。