硬件元器件学习——压敏电阻（原理、伏安曲线、电路符号、选型）

一、压敏电阻（varistor）的理解

本质上是一个电压敏感的电阻，拥有“非线性”的伏安特性。压敏电阻的伏安特性曲线如下图所示

• 正常电压下：它的电阻极大（相当于绝缘体，几乎不导电），不会影响主电路工作。

• 遭遇浪涌/过压瞬间：当两端的电压超过它的阈值（压敏电压）时，它的阻值会瞬间急剧下降（变成导体）。这意味着它会像“短路”一样将浪涌能量通过自身泄放掉，从而将电压钳制在安全范围内，保护后级的敏感元器件。

原理图中的形状

实物

二、核心参数选型

1.Maximum Allowable Valtage 最大允许电压

• V_AC(V) - 最大交流工作电压：指压敏电阻可以长期、安全、不导通的挂在电路上的最高交流电压（RMS 有效值）。

• V_DC(V) - 最大直流工作电压：指可以长期挂载的最高直流电压。

• 工程选型法则：电路正常工作时的电压绝对不能超过这个值，否则压敏电阻会发热并损坏。例如：用于 220V 市电电路时，需确保表格中的V_AC大于 220V。标准的 14D681K，其V_AC通常在420V左右，远高于220V，所以用在220V上很安全。

2.Varistor Voltage (压敏电压 / 标称电压)

• 参数符号：V_1mA(V)

• 含义：这是该电阻最核心的参数。指在压敏电阻两端施加直流电压，当流过它的漏电流达到 1mA时，所测量到的电压值。

• 选型：用于交流电路时，压敏电压 ≥ 交流工作电压 × (2.2 ~ 2.5)倍。

• 举例：220V交流电，通常选用470V或560V的压敏电阻。

3.Maximum Clamping Voltage (最大钳位电压)

• 参数符号：I_P(A)和V_C(V)

• 含义：当遭遇浪涌（瞬态高压）时，压敏电阻导通，把电压压制在某一个范围。这个参数规定：当流过压敏电阻的冲击电流达到I_P（比如 100A 或 200A）时，它两端最高只能被限制在V_C伏。

• 选型时要考虑到后级元件尤其是MOS管的耐压

4.Withstanding Surge Current (耐浪涌电流)

• 参数符号：I(A) Standard / High Surge

• 含义：以 8/20µs 标准浪涌波形测试时，压敏电阻在不炸裂、不短路的前提下，能承受的最大峰值电流。这个参数决定了它能扛多大的雷击。

5.Maximum Energy (最大耐受能量)

• 参数符号：(J) Standard / High Surge

• 含义：在 10/1000µs 波形下，压敏电阻能够吸收的最大焦耳能量。

6.Rated Power (额定功率)

• 参数符号：(W)

• 含义：在规定的环境温度下，压敏电阻能够长期、稳定散耗的平均功率。通常很小（比如 0.1W ~ 0.6W）。

• 工程意义：如果电路长期存在微小的过压导致压敏电阻反复微弱导通，它内部会发热。过高的功率会导致它热失控。通常设计时只需参考，只要正常工作电压低于V_AC，这个参数就不会触发。

7.Typical Capacitance (典型电容值)

• 参数符号：@1KHz(pf)

• 含义：压敏电阻在常态不导通时，它内部的两块金属氧化物之间会形成寄生电容。

• 工程限制：在电源输入端使用没问题，因为 50Hz 的交流电不受影响。但是，绝对不能将压敏电阻用于高频信号线（如以太网、高速 USB、RF 天线），因为那几百甚至上千 pF 的电容会直接把高频信号短路掉或严重衰减。

三、选型举例（MYG20-14D681K）

• 14：代表压敏电阻的直径是 14mm。

• D：代表圆片形（Disc）。

• 681：代表压敏电压为 680V（计算方法：68 × 10¹ = 680V，在 1mA 直流电流测试下）。

• K：代表误差精度为 ±10%。

参数说明：市电交流220V，最大允许电压420V，压敏电压为680V，最大钳位电压为1120V