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硬件元器件学习——压敏电阻(原理、伏安曲线、电路符号、选型)

2026/8/9 14:35:02 拓冰建站 浏览量
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470V560V的压敏电阻。

3.Maximum Clamping Voltage (最大钳位电压)

  • 参数符号I_P(A)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

  • 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