原创 SOCAY压敏电阻MOV工作原理及选型应用

压敏电阻MOV工作原理及选型应用

                              Socay （Sylvia）

1、产品简述

压敏电阻是一种用得最多的限压器件。压敏电阻有碳化硅压敏电阻和氧化锌压敏电阻。

常用的是氧化锌（ZnO）压敏电阻，它主要是以氧化锌为原料，添加多种微量金属氧化物，经混合成型，烧结装配而成的一种过压保护器件,它的外面包封环氧树脂(可添加颜料)。

2、工作原理

它相当于一个可变电阻，它是并联于电路中的。当电路在正常使用时，压敏电阻的阻抗很高，漏电流很小，可视为开路，对电路几乎没有影响。但当一很高的突波电压到来时，压敏电阻的电阻值瞬间下降（它的电阻值可以从MΩ（兆欧）级变到mΩ（毫欧）级），使它可以流过很大的电流，同时将过电压箝位在一定数值。由于压敏电阻的突波承受能力取决于它的物理尺寸，因而有可能获得不同的浪涌电流值.

3、特性曲线

由图可见，当电压较低时，压敏电阻工作于漏电流区，呈现很大的电阻，漏电流很小；当电压升高进入非线性区后，电流在相当大的范围内变化时，电压变化不大，呈现较好的限压特性；电压再升高，压敏电阻进入饱和区，呈现一个很小的线性电阻，由于电流很大，时间一长就会使压敏电阻过热烧毁甚至炸裂。正常使用时压敏电阻处于漏电流区，受到浪涌冲击时进入非线性区泄放浪涌电流，一般不能进入饱和区。

4、主要特性参数

①压敏电压UN（U1mA）：通常以在压敏电阻上通过1mA直流电流时的电压来表示其是否导通的标志电压，这个电压就称为压敏电压UN。压敏电压也常用符号U1mA表示。压敏电压的误差范围一般是±10%。在试验和实际使用中，通常把压敏电压从正常值下降10%作为压敏电阻失效的判据。②最大持续工作电压UC：指压敏电阻能长期承受的最大交流电压有效值Uac或最大直流电压Udc。一般Uac≈0.64U1mA，Udc≈0.83U1mA。③通流量（最大冲击电流）IP：指压敏电阻能够承受的8/20μs波的最大冲击电流峰值。“能够承受”的含义是，冲击后压敏电压的变化率不大于10%。现行的技术规格书中通常都给出了冲击1次的IP值（见下表）。

④最大箝位电压（限制电压）VC：技术规格书中给出的最大箝位电压值是指给压敏电阻施加规定的8/20μs波冲击电流IX（A）时（见下表），压敏电阻上呈现的电压。

实际使用中，压敏电压越高，施加的冲击电流越大，限制电压（或称残压）就越高。

&压敏电阻的降额特性：

对压敏电阻进行冲击试验时，随着所要进行的冲击次数的增加，每次所施加的冲击电流要相应地减小。例如：Ф20基片的标准压敏电阻（U1mA≥82V的），其降额特性如下表所示（可从厂家给出的浪涌寿命次数定额曲线中查到）：

5、命名规则

6、封装及分类

它的封装形式主要有圆片形和方片形两大类，也有贴片形、大电流模块和高电压模块等。圆片形的基体直径有Ф5、Ф7、Ф10、Ф14、Ф20、Ф25、Ф32、Ф40、Ф53mm等几个系列（加上包封料的成品直径要大一些），方片形的主要是34×34mm（S34系列）的。

7、产品特点

优点：

①通流量大（100A~70kA）

其体积越大所能承受的浪涌电流越大

②种类齐全，使用范围广

缺点：

①压敏电阻的非线性特性较差（动态电阻较大）

②大电流时限制电压（箝位电压）较高

③低电压时漏电流较大，较易老化

8、选型及应用

总则：选型遵守事项

压敏电阻器应该在其额定的参数条件以内工作，否则有可能导致压敏电阻发热劣化、甚至击穿的后果。压敏电阻的失效模式主要为短路，如果短路时间过长，会发生爆炸、起火，损坏周边的部件；也有可能出现开路。因此，必须遵守如下选型事项：

1）压敏电阻的工作环境

应该在技术条件规定的范围以内：

环境温度：－40C～＋85 ℃ ；

相对湿度：＋40±2℃时，最大可达96％；

大气压力：达8.5KPa。

2）压敏电压的选取

根据电源电压选取。充分考虑到电网（或电路）工作电压的波动幅度, 选取压敏电阻的压敏电压值时，要留有足够的余量。国内一般的波动幅度为30%。还有就是还要考虑到连续施加在压敏电阻两端的电源电压，不能超过规格表中列出的“最大持续工作电压”值。对于220V～240V交流电源防雷器，应选用压敏电压为470V～620V的压敏电阻较合适。选用压敏电压高一点的压敏电阻，可以降低故障率，延长使用寿命，但残压略有增大。

3）通流量的选取

压敏电阻的标称放电电流应大于要求承受的浪涌电流或每年可能出现的最大浪涌电流。标称放电电流应按压敏电阻浪涌寿命次数定额曲线中冲击10次以上的数值进行计算，约为最大冲击通流量的30%（即0.3 IP）左右。

4）箝位电压的选取

压敏电阻的箝位电压必须小于被保护的部件或设备能承受的最大电压（即安全电压）。

5）压敏电阻的并联当一个压敏电阻满足不了标称放电电流的要求时，应采用多个压敏电阻并联使用。有时为了降低限制电压，即使标称放电电流满足要求也采用多个压敏电阻并联。要特别注意的是，压敏电阻并联使用时，一定要严格挑选参数一致的（例如：ΔU1mA≤3V，Δα≤3）进行配对，以保证电流的均匀分配。

6）压敏电阻失效的保护

压敏电阻的失效模式通常是短路，为了防止压敏电阻的失效造成电源短路而起火，可以在每个压敏电阻上串联一个温度保险管或热脱离机构。温度保险管应与压敏电阻有良好的热耦合，当压敏电阻失效（高阻抗短路）时，它所产生的热量把温度保险管熔断，从而使失效的压敏电阻与电路分离，确保设备的安全。当较高的工频暂时过电压作用在压敏电阻上时，可能使压敏电阻瞬间击穿短路（低阻抗短路），而温度保险管还来不及熔断，还可能起火。为避免这种现象发生，可在每个压敏电阻上再串联一个耐冲击工频保险丝（单用工频保险丝则在老化失效时可能不熔断）。也可以把压敏电阻与陶瓷气体放电管串联使用，正常工作时陶瓷气体放电管不导通，压敏电阻没有漏电流，可以大大延长使用寿命；受浪涌冲击时，陶瓷气体放电管首先击穿，然后由压敏电阻限制浪涌电压，总的残压为两者之和，略有增大（几十伏）；冲击过去后，由于压敏电阻限制了电流，放电管不能维持导通而熄弧，恢复为正常工作状态；当压敏电阻短路失效后，因陶瓷气体放电管流过很大的工频电流也会很快失效，但它的失效模式绝大多数是开路，因而不易引起火灾。