压敏电阻电特性测试研究

压敏电阻电特性测试研究：：本文通过测试普通电阻与压敏电阻的伏安特性曲线，并将其进行对比，从而显示出 压敏电阻的电阻值随电压呈非线性变化的特性。在此基础上，对该特性的物理机理进行了讨论，并简单介绍了压敏电阻的应用与发展前景。
关键词：压敏电阻，过电压保护，非线性，ZnO，晶粒边界缺陷模型
一． 引言
压敏电阻相应的英文名称叫“Voltage Depen—dentResistor'’，简称为“VDR”。在IEC关于压敏电阻器的标准中，对压敏电阻器所下的定义是：压敏电阻器是在一定温度下，其电导值随施加电压的增加而急剧增大的元件。压敏电阻器的电阻材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。现在，大量使用的氧化锌压敏电阻器，它的主体材料由二价元素锌和六价元素氧所构成。所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种．“Ⅱ一Ⅵ族氧化物半导体”。从氧化锌压敏电阻器伏安特性来看，在正常工作电压下，它的电阻值很高，几乎是兆欧级、漏电流是微安级；而随着电压加大，阻值急剧下降。在浪涌电压冲击时，阻值几十欧姆，甚至1—2欧姆，可见阻值随电压的变化而变化。
二．实验的物理基础
材料的导电性往往受多种因素的影响，本实验涉及到材料中载流子在电场力的作用下是否遵循欧姆定理。大多数材料的导电特性在通常条件下遵循欧姆定理，即经由该材料做成的电阻的电流与加在两端的电压成正比，这种情况下我们说材料具有线性电阻特性。而有些陶瓷材料，当加在由这样的材料制成的电阻上的电压到一定程度后，流经电阻的电流随加在电阻两端的电压不再成正比，而呈现出急剧上升的非线性关系，也就是说不服从欧姆定理，这样的材料就是电压敏感材料，通常称为压敏电阻材料。
1．压敏电阻的结构 压敏电阻的电路符号、外形和内部结构如图1所示。它是以陶瓷工艺加工而成，图1(a)为电路符号；图1(b)为外形，图1(c)是以氧化锌(zn0)为核心材料的内部结构图，其中包括氧化锌晶粒和晶粒周围的品界面。
氧化锌品粒的电阻串较低；而品界面的电阻串较高，相接触的两个晶粒之间形成一个相当于齐纳二极管的势垒，成为一个压敏电阻单元，各单元经串、并联组成的压敏电阻器基体。当压敏电阻工作时，每个单元都承担能量，而不像齐纳二极管仅在结区承担电功率，因此陶瓷压敏电阻比齐纳二极管的最大允许电流和额定功率耗散值大得多。

氧化锌品粒的电阻串较低；而品界面的电阻串较高，相接触的两个晶粒之间形成一个相当于齐纳二极管的势垒，成为一个压敏电阻单元，各单元经串、并联组成的压敏电阻器基体。当压敏电阻工作时，每个单元都承担能量，而不像齐纳二极管仅在结区承担电功率，因此陶瓷压敏电阻比齐纳二极管的最大允许电流和额定功率耗散值大得多。
2．压敏电阻的特性 当压敏电阻两端所加电压在标称电压内时，其阻值几乎为无穷大，处于高阻状态，其漏电流《50uA，当它两端电压超过额定电压时，其阻值急剧下降，压敏电阻导通，工作电流增加几个数量级，反应时间为毫微秒级。
压敏电阻的伏安特性如图2所示。它与两只特性一致的背靠背连接的稳压管性能基本相同。