压敏电阻材料特性测试及其原理探讨(精)
压敏电阻的工作原理
压敏电阻的工作原理一、引言压敏电阻是一种特殊的电阻器件，具有在外力作用下阻值变化的特性。
它广泛应用于电子、通信、计算机等领域，是现代科技发展中不可或缺的元器件之一。
本文将详细介绍压敏电阻的工作原理。
二、压敏电阻的基本结构1. 压敏电阻材料压敏电阻材料是指在外力作用下，其电学性质发生明显变化的材料。
常见的压敏材料有氧化锌（ZnO）、氧化锡（SnO2）等。
2. 压敏电阻结构压敏电阻通常由两个金属端子和一个压敏材料组成。
其中，金属端子用于连接外部线路，而压敏材料则起到调节电流、限制过流等作用。
三、压敏电阻的工作原理1. 压敏效应当外力施加到压敏材料上时，其晶体结构会发生改变，从而导致晶格参数、禁带宽度等物理量发生变化。
这种物理效应被称为“压敏效应”。
2. 压敏电阻的电学特性由于压敏效应的存在，压敏电阻具有较高的电阻值和较低的漏电流。
当外力作用消失时，压敏材料恢复原状，从而使电阻值回到正常范围内。
3. 压敏电阻的应用由于其特殊的电学特性，压敏电阻广泛应用于限流、过载保护等方面。
例如，在通信领域中，压敏电阻常用于保护通信线路免受过流、过载等损害。
四、压敏电阻的分类1. 按材料分根据材料不同，压敏电阻可分为氧化锌（ZnO）型、氧化铅（PbO）型、氧化银（Ag2O）型等多种类型。
2. 按结构分根据结构不同，压敏电阻可分为片式、管式、表面贴装等多种类型。
五、总结本文详细介绍了压敏电阻的工作原理。
通过对其基本结构和材料特性进行分析，我们可以更好地理解其在现代科技中所扮演的重要角色。
压敏电阻的原理
压敏电阻的原理压敏电阻（PressureSensitiveResistor，简称PSR）是一种压力感应元件，它可以根据施加的外力来电阻的大小。
主要由一个固定的电阻体，周围覆盖着一层可伸缩的薄膜，以及一些支撑结构组成。
当外力施加到薄膜上时，薄膜会变形，相应地把电阻体变短或变宽，从而使电阻大小变化。
压敏电阻有多种类型，包括陶瓷、聚合物、金属等。
这些材料都具有良好的高低温性能、耐磨性能和耐水性能。
除此之外，它们的传感特性和感应范围也有所不同。
压敏电阻的各种性能参数，其中最重要的是弹性系数和电阻系数。
弹性系数定义了在恒定力下把压敏电阻的电阻值减少的程度，一般来说，弹性系数越高越好。
而电阻系数指的是在施加力的情况下，压敏电阻电阻值的变化率，其值也可以根据不同材料调节。
压敏电阻的工作原理主要是由外力引起的材料变形来决定的。
当外力施加到薄膜上时，会引起薄膜变形，由于薄膜变形，压敏电阻中电阻体的直径也会发生变化，从而改变其电阻值。
压敏电阻的应用非常广泛，比如在击键式控制器、非接触式开关、称重式调节器、安全带锁等中都有应用。
此外，压敏电阻也可以用于测量压力、震动和振动信号等，为许多系统提供测量信息。
压敏电阻的未来发展前景广阔。
随着现代科技的发展，压敏电阻已经在汽车、医疗设备、建筑控制系统等领域得到了广泛应用，为人们生活提供了多种服务。
此外，未来还可以利用压敏电阻来建立智能化的感应系统，从而使现代生活更美好。
从上述内容可以看出，压敏电阻是一种理想的传感元件，它可以应用于多种场合，可以提供多种服务。
下一步，我们将继续深入探索压敏电阻的功能特性，并根据具体应用情况不断优化，从而实现更好的技术性能。
测量压敏电阻实验报告
一、实验目的1. 了解压敏电阻的基本原理和特性。
2. 掌握压敏电阻的测量方法。
3. 分析压敏电阻的残压、同流容量、泄漏电流等参数。
二、实验原理压敏电阻是一种非线性电阻元件，其主要成分是氧化锌，具有非线性、动作快、通流量大、无续流等特性。
压敏电阻的阻值随电压的变化而变化，当电压达到一定值时，压敏电阻会迅速导通，起到保护电路的作用。
三、实验仪器与材料1. 压敏电阻器2. 直流电压源3. 保护电阻4. 电流表5. 万用表6. 示波器7. 连接线四、实验步骤1. 将压敏电阻器与直流电压源、保护电阻、电流表和万用表连接成电路。
2. 调节直流电压源，使电压逐渐增加，观察电流表和万用表的读数。
3. 记录压敏电阻器在不同电压下的阻值，并计算残压。
4. 保持电压不变，增加电流，记录同流容量。
5. 在参考电压下，测量泄漏电流。
6. 使用示波器观察压敏电阻器在不同电压下的电压波形。
五、实验数据与结果1. 残压测量结果：- 电压1：10V，阻值：100kΩ- 电压2：20V，阻值：50kΩ- 电压3：30V，阻值：25kΩ- 残压：30V2. 同流容量测量结果：- 电流1：1mA，电压：30V- 电流2：2mA，电压：30V- 同流容量：2mA3. 泄漏电流测量结果：- 参考电压：30V，泄漏电流：20μA4. 示波器测量结果：- 在不同电压下，压敏电阻器电压波形呈非线性，符合压敏电阻的特性。
六、实验分析1. 通过实验，我们验证了压敏电阻的非线性特性，即阻值随电压的变化而变化。
2. 实验结果符合压敏电阻的残压、同流容量和泄漏电流等参数。
3. 在实际应用中，应选择合适的压敏电阻器，以满足电路对残压、同流容量和泄漏电流等参数的要求。
七、实验总结本次实验，我们成功测量了压敏电阻的残压、同流容量和泄漏电流等参数，并验证了压敏电阻的非线性特性。
通过实验，我们掌握了压敏电阻的测量方法，为今后在实际电路中的应用奠定了基础。
在实验过程中，我们应注重以下几点：1. 选择合适的压敏电阻器，以满足电路对参数的要求。
压敏电阻的特性介绍及设计参考(精)
压敏电阻的特性介绍及设计参考一、压敏电阻名词解释MOV：METAL OXIDE V ARISTOR 金属氧化物浪涌吸收器V ARISTOR：Variable Resistor 浪涌吸收器，又称压敏电阻器ZINC OXIDE VARISTOR 氧化锌压敏电阻二、压敏电阻的功能Varistor是一种电压和电流对称的电压属性电阻器，用以保护电路上的元件，避免遭受到雷击或开关机所产生浪涌的影响。
Rest State Protective state三、压敏电阻的浪涌电压种类：直击雷浪涌（闪电对电力系统损坏，避雷器）外部浪涌感雷浪涌（雷击对电路中半导体元件的损害）内部浪涌故障时发生浪涌（故障时复电造成的浪涌）系统开关浪涌（开关时造成的浪涌）浪涌电压电磁感应静电感应五、压敏电阻的选用各种电压之间的关系如下图所示。
受保护电子元件的最高耐电压压敏电阻器的最高抑制电压压敏电阻器实际产生的抑制电压压敏电压（崩溃电压）受保护电子元器件的最高工作电压（压敏电阻器最大可允许工作电压）六、重要名词解释压敏/崩溃电压：以固定电流（1MA或0。
1MA）于一定时间内通过压敏电阻所产生的电压值。
最高抑制电压（MAX CLAMPING VOLTAGE）：以一定的标准脉冲电流（8/20US的波型），流过压敏电阻后所产生的电压值，若无加装压敏电阻将会产生更高的浪涌电压。
最高工作电压（MAX ALLOW ABLE VOLTAGE）：压敏电阻在此电压下仍为信息状态仅流过很小的电流。
浪涌耐量（SURGE CURRENT）：压敏电阻器以标准的冲击电流（8*20US）冲击1次或2次时，压敏电压变化率小于±10%之内的最大浪涌电流。
电容值（CAPACITANCE）：在一定的频率（1KHZ）及电压条件下所测得之电容值。
额定功率：在一定温度下所消耗的最大功率。
本公司常用压敏电阻指标：。
压敏电阻工作原理（压敏电阻的工作原理分析）
压敏电阻工作原理（压敏电阻的工作原理分析）压敏电阻器。
压敏电阻器(VSR)是电压灵敏电阻器的简称，它是一种新型过压保护元件。
压敏电阻器是以氧化锌为主要材料而制成的金属-氧化物-半导体陶瓷元件，构成压敏电阻的核心材料为氧化锌，氧化锌又包括氧化锌晶粒和晶粒周围的晶界层，氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层电阻率很高，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，单元通过串联，并联组成压敏电阻器基体。
压敏电阻器在工作时，每个压敏电阻单元都承担浪涌能量，而这些压敏电阻单元是大体上均匀分布在整个电阻体内的，也就是整个电阻体都承担能量，而不像齐纳二极稳压管那样只是结区承担电功率，这就是陶瓷压敏电阻器具有比齐纳二极稳压管大得很多的通流和能量定额的原因。
其电阻值随端电压而变化。
压敏电阻器的主要特点是工作电压范围宽(6—3000伏，分若干档)，对过压脉冲响应快(几至几十纳秒)，耐冲击电流的能力强(可达100安培-20千安培)，漏电流小(低于几至几十微安)，电阻温度系数小，性优价廉，体积小，是一种理想的保护元件。
由它可构成过压保护电路，消噪电路，消火花电路，吸收回路。
压敏电阻的电路符号，外形和内部结构见图1。
压敏电阻的结构就象两个特性一致的背靠背联接的稳压管，其性质基本相同。
压敏电阻的主要特性是，当两端所加电压在标称额定值以内时，它的电阻值几乎为无穷大，处于高阻状况，其漏电流<50微安，当它两端的电压稍微超过额定电压时，其电阻值急剧下降，立即处于导通状况，工作电流增加几个数量级，反应时间仅在毫微秒级。
压敏电阻在国外俗称“斩波器”和”限幅器”，这是从它的实际作用而得名的。
图2给出了压敏电阻在电路中的工作波形。
其中(a)表示，在供电网络叠加有过电压脉冲时，接有压敏电阻后，过电压峰值波形被削平，限制在一定的幅度内，(b)则表示，在开启或关闭带有感性，容性的负载电路时，直流波形出现开关尖脉冲，压敏电阻在电路中能吸收这种反电动势，从而有效地保护开关电路不受损害。
压敏电阻原理概述
压敏电阻原理概述压敏电阻是一种能够根据外部压力或力量的大小而改变其电阻值的电子元件。
它是一种重要的压力传感器，在电子和电气工程中广泛使用。
压敏电阻的原理是基于材料的电阻值与材料内的电荷载流子密度之间的关系。
压敏电阻的材料通常采用压敏陶瓷。
在陶瓷中，存在很多细小的晶粒，这些晶粒之间有间隙。
当施加外部压力或力量时，这些间隙被压缩，导致晶粒之间的距离缩小，使得载流子被挤压到更小的空间中。
这就导致了载流子密度的增加。
根据载流子密度的变化，材料的电阻值也会相应地发生变化。
当晶粒之间的距离较大，载流子的密度较低，电阻值较大；当晶粒之间的距离较小，载流子的密度较高，电阻值较小。
因此，当施加外部压力或力量时，导致晶粒间距减小，会引起压敏电阻的电阻值减小。
材料的电阻值与电阻材料的导电性能有关。
电阻材料通常是由导电颗粒和非导电颗粒组成的复合材料。
导电颗粒可以是金属微粒或导电材料的颗粒状形态。
非导电颗粒则起到隔离导电颗粒，并控制导电颗粒的载流子密度的作用。
压敏电阻的特性主要受材料的特性和压力的大小影响。
材料的特性可以通过改变导电颗粒和非导电颗粒的种类、比例和处理方式来调节。
而压力的大小对电阻值的影响取决于压敏材料的特性和施加的力量。
一般来说，当施加的力量增加时，材料的电阻值会减小。
施加的力量增加时，晶粒之间的距离减小，载流子密度增大，电阻值减小。
压敏电阻具有很多优点，使其成为一种广泛使用的压力传感器。
首先，它具有快速反应的能力，能够准确地检测到外部压力的变化。
其次，它的结构简单，容易制造和安装。
此外，它的成本相对较低，适合大规模生产。
压敏电阻的应用非常广泛。
在汽车工业中，压敏电阻被用于气囊系统，当发生碰撞时，压敏电阻可以及时检测到碰撞力度的变化，触发气囊的膨胀。
在医疗设备中，压敏电阻可以用于测量血压、体重和呼吸等生理参数。
在工业自动化中，压敏电阻可以用于检测和测量物体的压力和形状。
此外，压敏电阻还可以用于安全气囊、开关控制、控制面板和触摸屏等领域。
压敏电阻的工作原理
压敏电阻的工作原理压敏电阻（Pressure Sensitive Resistor，PSR）是一种基于压电效应的传感器。
它的工作原理是通过施加压力来改变材料的电阻值，从而实现对压力的测量。
压敏电阻通常由陶瓷等材料制成，其中掺入了少量的压电陶瓷材料，如氧化锌（ZnO）。
压电陶瓷是一种特殊的材料，当施加力或压力时，会在晶体结构中产生电极化。
首先是壅塞效应。
压敏电阻内存在许多独立而孤立的颗粒，当外部施加压力时，这些颗粒会发生位移并沿着材料中的导电通道排列，从而产生一个导电通路。
由于颗粒之间存在接触阻力，压力越大，导电通道越畅通，电阻值越小。
其次是颗粒间隙效应。
压敏电阻内的颗粒通常是带有自由电荷的，当施加压力时，颗粒会发生移动和位移，并在材料内部重新排列。
这种运动会导致颗粒之间的间隙发生变化，进而改变了材料的电导率。
当外部施加的压力越大，颗粒之间的间隙越小，导电通路越畅通，电阻值越小。
总体而言，压敏电阻的工作原理可以简述为：施加压力会导致材料内部的颗粒重新排列，改变了电流的流动路径和电阻值。
值得注意的是，压敏电阻的电特性与压力之间并非线性关系。
一般情况下，压力的增大会导致电阻值的减小，但随着压力继续增大，电阻的变化趋势会逐渐减小。
这是因为在材料受到高压力时，颗粒已经排列得足够紧密，再增大压力对电阻的影响就会减小。
压敏电阻具有很多应用领域。
常见的应用包括：压力传感器、力/位移测量装置、触摸屏、电子琴键盘、自动化设备等。
通过测量压敏电阻的电阻值，可以实时监测并反馈外部施加的压力的大小。
最后，需要说明的是，压敏电阻的工作原理是基于材料的电性质而实现的，不同的压敏电阻材料可能存在差异。
因此，在选择压敏电阻时，需要根据具体的应用需求来选择合适的材料和特性。
压敏电阻器的工作原理及特性
压敏电阻器的工作原理及特性压敏电阻器是利用半导体材料的非线性伏安特性而制成的一种电压敏感元件。
下图图给出了压敏电阻器的伏安特性曲线，可以看出，它是一条对称的非线性曲线当外加电压较低时，流过电阻的电流很小，压敏电阻器呈高阻状态;当外加电压达到或超过压敏电压Uc时，压敏电阻器的阻值急剧下降并迅速导通，其工作电流会增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其他元件不会肉过压而损坏。
压敏电阻器的伏安特性曲线下图所示的是氧化锌压敏电阻的微观结构，它包括氧化锌(ZnO)晶粒以及晶粒周围的晶界层。
氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率很高，相邻两个晶粒之间便形成了一个压敏单元每个单元的击穿电压大约为 3.5V。
在压敏电阻器内许许多多的这种单元进行串联和并联便构成了压敏电阻器的基体。
串联的单元越多，其击穿的电压就越高;基体的横截面积越大，其通流容量也越大。
氧化锌压敏电阻的微观结构压敏电阻器在电路中通常并接在被保护电器的输入端，如下图所示。
压敏电阻器组成的保护电路o czi1用电躇具从图中可以看出，压敏电阻器的阻抗Zv与电路总阻抗(包括浪涌阻抗Zs)构成了分压器，因此压敏电阻器的限制电压可由下式确定:Vc=VsZv/(Zs+Zv)式中:Vc限制电压;Vs浪涌电压;Zv----压敏电阻器的阻抗，它可以从正常值的几兆欧降到几欧，甚至小于1Q;Zs电路总阻扰。
从上式可见，Zv在瞬间流过很大电流时，瞬间过电压大部分降落在Zs上,而用电被保护电器得到的电压在其耐压之下，因而能起到保护作用。
压敏电阻器的工作特性曲线压敏电阻器的工作特性曲线如上图所示，通过它可以更明确看出压敏电阻器对过电压的保护作用。
直线段为电路总阻抗Zs所确定的负载线，曲线是压敏电阻器伏安特性曲线，两者的交点Q即为保护工作点，它对应的限制电压为儿，它是使用了压敏电阻器后加在用电器具上的工作电压。
Vs为浪涌电压，它已超过了用电器具的耐压值VI。
加入压敏电阻器后，工作电压V小于VI,有效地保护了用电器具。
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压敏电阻材料特性测试及其原理探讨
曹伟魏立国
摘要：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。
关键词：压敏电阻非线性阈值电压
一、引言
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。
二、压敏电阻非线性伏安特性的微观机理的探讨
从材料学角度来看，氧化锌压敏材料是以98％以上摩尔比的金屑氧化物ZnO 为基体，加入微量的队Bi2O3和Mn02等多种添加物，经高温氧化烧结而制备成的一种功能陶瓷材料．目前已提出了多种模型用于解释该类材料的非线性压敏特性，其中最有代表性的就是所谓的晶粒边界缺陷模型．该模型认为在氧化锌复合材料内部晶界层是一种本征的或接有Zn空位的P型半导体．它是相对绝缘的，是在从烧结温度冷却过程中形成的原子缺陷，正是这些晶界层提供的势垒而导致了压敏特性．从这一模型出发，可以认为当所加电压V小于阈值电压Vb时，压敏电阻内的导电机制主要是品界处的热电子效应来完成的，因此，这些晶界处的热电子随时间逐渐扩散而趋于稳定，这可能就是引起在低电压情况起始电流大而渐趋一较小的极限值的原因。
而当所加电压达到或大于阈值电压时，晶界相中带负电的陷阱将被雪崩过程产生的空穴中和而发生势垒层的击穿，这种雪崩效应(类似于半导体齐纳二报管)将是造成在阈值电压以上电流随时间而急剧增加，最终使材料变为导电体而达到过压保护作用．这种在高低电压下完全相反的变化特征可能就是非线性压敏特性的具体表现
三、实验内容
1．普通电阻的伏安特性曲线
2．测试实验提供的7种不同压敏电阻的伏安特性曲线
3．由测试到的数据和特性曲线确定的压敏电压、非线性系数和漏电流。
4．分析普通电阻和压敏电阻的伏安特性的差别，解释压敏电阻非线性伏安特性的微观原因。
四、实验结果及分析
对普通电阻伏安特性的测试结果表明其满足欧姆定理，通过其的电流与加载在其两端的电压成正比，是线性电阻。
对各种压敏电阻的测试结果表明其伏安特性不满足欧姆定理，通过其的电流与加载在其两端的电压成非线性关系。
当电压在阈值电压以下时，只有很小的漏电流通过电阻，当刚刚超过阈值电压时，电流急剧增加。
表现出对电压的敏感性。
特性参数的分析：
①压敏电压通常规定为在室温环境下，在压敏电阻上有1mA直流电
流流过时，加在压敏电阻两端的电压。
如上图的Vb。
②漏电流通常规定当加在压敏电阻两端电压为压敏电压的0.75倍
时，流过压敏电阻的电流作为压敏电阻的漏电流。
③非线性系数在V1和V2之间分开去两点，对应的电流值I1和I2，用公
式即可求出。
如上图所示。
五、压敏电阻的应用与展望
利用ZnO压敏陶瓷的优异的非欧姆性能和耐浪涌能力，它广泛地应用于许多场合。
ZnO压敏陶瓷在许多电路和电力系统的瞬态浪涌抑制技术中起着重要作用。
但是，为了深入地扩展ZnO压敏陶瓷的应用领域仍然存在许多有待解决的问题。
在电性能方面重要的是V一I曲线中的非线性系数、耐浪程中特别重视其涌能力和稳定性，高电流区域高的非线性系数将导致电路和电力系统中绝缘等级的降低，从而导致了资金的节省和应用领域的拓宽。
长期负荷下的稳定性在实际应用中具有异常的重要性，因此降低漏电流是一个重要问题，有必要通过控制晶界性来改善低电流区域的非线性系数。
在制备技术方面，由于材料的组成和制备工艺是影响ZnO压敏陶瓷性能的重要因素，近来集中了较大的注意力来研究其制备工艺。
由于V-I曲线中的击穿电压和耐浪涌能力分别正比于串联晶界层和并联晶界层的数目，所以在制造过程中特别重视其显微结构的设计，相应地，将来ZnO 压敏陶瓷的制造工艺将引入新的原理，如烧结体显微结构的设计和控制理论。
在这方面，日本学者利用ZnO晶体的定向生长技术成功地制备了同一种器件具有两种压敏电压的ZnO压敏陶瓷并实现了低压化。
在基础研究方面，为了发展更高级的ZnO压敏陶瓷，拓宽其应用领域，有必要对电子陶瓷中的晶界性能进行进一步的研究，以尽可能完整地了解其细节。
参考书目:
《氧化锌压敏电阻器电流响应的时间驰豫现象和压敏特性研究》章汛生河南大学学报
电子陶瓷材料.台湾徐氏基金会出版.1990，3。