压敏电阻以氧化锌（ZnO）为核心材料，通过掺杂与微观结构设计实现非线性伏安特性，成为电路过压防护的关键元件。其晶界势垒调控机制，赋予纳秒级响应与数千安培通流能力，从千伏级雷击到静电脉冲均能有效钳制电压，保障电子设备安全运行。

材料体系与晶界工程
氧化锌基体（占比90%）与铋、钴等掺杂氧化物（总量＜5%）经高温烧结形成多晶结构，晶粒尺寸10-20μm，晶界层厚度约1μm。富铋晶界形成3eV势垒，常态电阻达GΩ级。当电压超过阈值（如480V），势垒雪崩击穿，电阻骤降至Ω级。某480V压敏电阻（如Littelfuse V48MLA）在10kA冲击下残压仅820V，非线性系数α＞50。

多层结构与性能优化
片式多层压敏电阻（MLV）通过交替堆叠ZnO层与绝缘介质（如玻璃釉），实现三维电流分布。如TDK MLV系列在0402封装内集成20层结构，响应时间压缩至0.5ns，适用于5G设备30GHz频段的ESD防护。能量密度提升至500J/cm³，较传统单层结构提高3倍。

极端场景应用突破
新能源汽车800V高压平台采用定制压敏模块（如Bourns MOV-20D），通流能力达40kA（10/350μs），残压比≤1.3。智能电表防雷设计（如EPCOS SIOV）通过多颗压敏电阻星型布局，耐受6kV组合波冲击，寿命＞20年。柔性压敏电阻（如Parker Chomerics FSR）采用硅胶基底，可弯曲10万次，用于柔性屏手机接口防护。

失效模式与可靠性提升
多次浪涌冲击导致晶界重组，漏电流从1μA增至100μA，残压下降10%。掺锑（Sb）配方将冲击寿命从20次（8/20μs，5kA）提升至100次。高温加速老化（85°C/1000小时）下，V1mA偏移需＜5%。

创新材料与技术融合
石墨烯-ZnO复合材料利用石墨烯导电网络，将残压比降至1.25，能量密度突破1000J/cm³。自诊断压敏电阻（如Littelfuse iTMOV）集成温度传感器与熔断器，失效时自动断开并触发警报，防护响应率提升至99.9%。3D打印技术实现晶粒定向排布，非线性系数α突破100。

压敏电阻的材料革新与结构进化，正推动过压防护向智能化、集成化跃迁。从微观晶界调控到宏观系统防护，其技术脉络持续拓展电子设备的安全边界。