在電子電路的保護元件中，壓敏電阻（Varistor）是一種關鍵的非線性電阻器，它能夠保護電路免受瞬間過電壓的損害。壓敏電阻的工作原理和V-I（電壓-電流）特性是其設計和應用場景選擇的重要依據。

首先，讓我們了解壓敏電阻的基本結構和工作原理。壓敏電阻通常由半導體材料制成，這些材料具有非線性的電壓-電流特性。在這種材料中，摻雜了微量的金屬氧化物，如鋅氧化物、鈣氧化物等，這些摻雜物使得壓敏電阻在正常工作電壓下表現出高阻態，而在遭受過電壓時迅速轉變為低阻態。這種轉變是由于摻雜物的能級在電場作用下發生變化，從而改變了材料的導電性。

壓敏電阻的核心功能在于其對電壓的敏感響應。在正常工作電壓下，壓敏電阻呈現出高阻值，對電路的影響微乎其微。然而，當電路中的電壓超過壓敏電阻的閾值時，其阻值會急劇下降，從而將過電壓的能量吸收并轉化為熱量，保護電路中的其他元件不受損害。這種非線性響應特性使得壓敏電阻成為理想的過電壓保護元件。

當加在壓敏電阻上的電壓低于它的閾值時，流過它的電流極小，它相當于一個阻值無窮大的電阻。也就是說，當加在它上面的電壓低于其閾值時，它相當于一個斷開狀態的開關。

當加在壓敏電阻上的電壓超過它的閾值時，流過它的電流激增，它相當于阻值無窮小的電阻。也就是說，當加在它上面的電壓高于其閾值時，它相當于一個閉合狀態的開關。

壓敏電阻的V-I特性

當壓敏電阻器遭受瞬時過電壓或是浪涌時, 壓敏電阻器會從穩定狀態（近似開路） 轉向限壓狀態（高導電狀態）。

壓敏電阻典型V-I特性曲線

1）漏電流區：又稱為預擊穿區，在此區域內，施加于壓敏電阻器兩端的電壓小于其壓敏電壓，其導電屬于熱激發電子電導機理。因此，壓敏電阻器相當于一個10MΩ以上的絕緣電阻(Rb遠大于Rg)，這時通過壓敏電阻器的阻性電流僅為微安級，可看作為開路，該區域是電路正常運行時壓敏電阻器所處的狀態。

2）工作區：又稱為 擊穿區：壓敏電阻器兩端施加一大于壓敏電壓的過電壓時，其導電屬于隧道擊穿電子電導機理(Rb與Rg相當)，其伏安特性呈優異的非線性電導特性，即：I=C*V^α

其中I為通過壓敏電阻器的電流，C為與配方和工藝有關的常數，V為壓敏電阻器兩端的電壓，α為非線性系數，一般大于30 ，由上式可見，在擊穿區，壓敏電阻器端電壓的微小變化就可引起電流的急劇變化，壓敏電阻器正是用這一特性來抑制過電壓幅值和吸收或對地釋放過電壓引起的浪涌能量。

3）上升區：當過電壓很大，使得通過壓敏電阻器的電流大于約100A/cm2時，壓敏電阻器的伏安特性主要由晶粒電阻的伏安特性來決定。此時壓敏電阻器的伏安特性呈線性電導特性，即：I=V/Rg

上升區電流與電壓幾乎呈線性關系，壓敏電阻器在該區域已經劣化，失去了其抑制過電壓、吸收或釋放浪涌的能量等特性。

根據壓敏電阻器的導電機理，其對過電壓的響應速度很快，如帶引線式和專用電極產品，一般響應時間小于25納秒。因此只要選擇和使用得當，壓敏電阻器對線路中出現的瞬態過電壓有優良的抑制作用，從而達到保護電路中其它元件免遭過電壓破壞的目的。