实现高性能电路保护，压敏电阻应用正当时

来源:电子发烧友网发布时间:2023-04-28540浏览

电子发烧友网报道（文/李宁远）作为电子工业的黄金配角，全球电阻市场达到按百亿美元计算的级别，国内市场也是全球最大的基础电阻市场。电阻大家都很熟悉，任何电路板上都会需要用到电阻，电阻也是电路板上使用最多的一类器件。

各式类别的电阻也有着不同的功能，有些利用电阻热效应，有些利用电阻限流特性，有些利用电阻阻抗匹配等等。半导体敏感型电阻是一类利用半导体材料对物理量极度敏感导致阻值变化的电阻。压敏、热敏、光敏、力敏、气敏等等敏感型电阻都是电子电路中常见的元件，而且功能多样。

高功率方案普及，压敏电阻应用正当时

在电阻这类被动元器件的应用上，总体高功率的应用方案越来越普及，结构牢固，精度好，功率大的电阻，在市场中是很香的。随着用户对器件安全越来越重视，器件的故障安全功能越来越受欢迎，市场上压敏电阻器的应用在近几年仍在不断增加。
压敏电阻是一种在两端施加电压到某一特定值时，其电阻值急剧变小的敏感电阻器，主要用于过压保护和稳压电路之中。压敏电阻可以称得上是一种用得最多的限压器件，成本优势很明显，而且它通流量大，体积越大能承受的浪涌电流也就越大。
根据中金企信国际咨询的调研数据，2021年全球压敏电阻市场增速在7.9%左右，约为325亿只，预计到2026年，全球压敏电阻需求量将增长到378亿只，市场规模将达到106.4亿元。
在高功率电子设备越来越普及的当下，各种器件故障和电路风险加大了市场对压敏电阻的需求。压敏电阻发展至今有了许多不同尺寸和浪涌能力的设计，充分发挥出抑制器作用，保护设备及电路免受来自ESD静电放电或雷击浪涌等瞬态异常电压的影响。
在各类小型高效率的电源开关里，超小型表面贴装多层压敏电阻器MLV就很实用，能有效地应对破坏性极强的尖峰电压。作用类似于TVS二极管，不过TVS并不如MLV实用，TVS二极管响应也很快，但是它并不像MLV能够重复触发。
高数据速率ESD抑制，同时提供滤波功能以及针对汽车电子中的特定瞬态抑制，压敏电阻也都能在这些电路板级环境中提供加强型的保护。这种压敏电阻使用了金属氧化物，因此吸收短电压瞬变的能力和能量处理能力很高。
说到压敏电阻材料，一直以来氧化锌陶瓷材料都是市场里最主流的。主流的材料研究也是围绕氧化锌陶瓷压敏材料展开，主要是解决高压型压敏电阻与高能型压敏电阻在应用上的突破，提高通流能力、提高电压梯度、非线性系数和能量密度。

压敏电阻的老化与热失控

压敏电阻用于保护效果很好，但是有一个问题，容易老化，这也是压敏电阻的通病之一。老化后不仅没有了防护效果，还容易引发热失控风险。为了延缓压敏电阻的老化速度，可以将其与陶瓷放电管一起并联使用，减少其通流压力。
这一点其实和上面提到的对压敏电阻材料的研究目的是一样的，提高通流能力。通流能力的提升能缩短压敏电阻通大电流的时间，延缓其老化。压敏电阻与陶瓷放电管一起串联使用也能通过减少过电压减少漏电流起到延缓老化效果。
压敏电阻的老化可以延缓，但总是不能避免的，那热失控风险如何解决。现在很多设计都会集成热耦合熔断器来解决压敏电阻老化后可能出现的热失控。压敏电阻与热耦合熔断器串联连接，出现热失控时，热元件融化将压敏电阻安全地与电源线断开，避免重新连接。
这种设计很适合电压水平波动大、浪涌脉冲频繁的应用，比如光伏逆变器、工业UPS、大型照明系统等。