金属氧化物避雷器的基本结构是阀片[ 5 2 ]，阀片用氧化锌(ZnO)为主要材料，掺以少量其他金属氧化物添加剂经高温焙烧而成，具有良好的非线性压敏电阻特性，因此又叫压敏避雷器。

这种烧结体的基本结构是高电导的氧化锌晶粒[53]，电阻率为1 Ω⋅ cm。边缘由高电阻性的(主要是金属氧化物附加物)粒界层包围，电阻率在低电场强度下约为1010 ~ 1014Ω⋅cm。在较高的电压作用下，金属氧化物附加物的粒界层中的价电子被拉出，或者由于碰撞电离产生电子崩而使载流子大量增加[ 5 4 ]。当电场强度达到104 ~ 105V / cm时，其电阻率即降到1 Ω⋅ cm;当外加作用电压降低时，由于复合使载流子减少，电阻又变大，因此具有良好的非线性。且它的非线性伏安特性在正、反极性是对称的。

金属氧化物阀片在正常工作电压下， 通过的阻性电流很小， 一般约为10 ~ 15μA，接近绝缘状态。作用于阀片上的电压升高时，电流加大。把通过阀片的阻性电流为1mA时，作用于避雷器上的电压mA U1 为起始动作电压。由于氧化锌阀片有良好的非线性特性，在通过10kA冲击电流时残压与mA U1 的比值一般不大于1.9，压比越小，其保护性能越好。mA U1 的值约为最大允许工作电压峰值的1.05~1.15倍。