氧化锌压敏电阻器的原理应用

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：