壓敏電阻燒壞的原因后果與解決辦法

壓敏電阻的電阻體材料是半導(dǎo)體，所以也是半導(dǎo)體電阻器的一種?，F(xiàn)在常用的是氧化鋅壓敏電阻。

壓敏電阻在電路各簡單概括有三個作用：一過電壓保護；二耐雷擊要求；三安規(guī)測試需要。

壓敏電阻不是感知壓力，是一個電壓的感受器，有點像保險絲，超過自身的所承受的電壓就會擊穿，斷路保護。

壓敏電阻常用作過壓保護設(shè)備，但是它的通流容量雖大，但能量容量卻不大，另外它的沖擊電流最大脈沖寬度遠遠小于大中功率半導(dǎo)體系統(tǒng)實際脈沖電流寬度，所以才會時常發(fā)生短路或爆炸。

壓敏電阻的特性參數(shù)

①、壓敏電壓UN（U1mA）：通常以在壓敏電阻上通過1mA直流電流時的電壓來表示其是否導(dǎo)通的標(biāo)志電壓，這個電壓就稱為壓敏電壓UN。壓敏電壓也常用符號U1mA表示。壓敏電壓的誤差范圍一般是±10%。在試驗和實際使用中，通常把壓敏電壓從正常值下降10%作為壓敏電阻失效的判據(jù)。

②、最大持續(xù)工作電壓UC：指壓敏電阻能長期承受的最大交流電壓（有效值）Uac或最大直流電壓Udc。一般Uac≈0.64U1mA，Udc≈0.83U1mA。

③、通流量（最大沖擊電流）IP：指壓敏電阻能夠承受的8/20μs波的最大沖擊電流峰值。“能夠承受”的含義是，沖擊后壓敏電壓的變化率不大于10%?，F(xiàn)行的技術(shù)規(guī)格書中通常都給出了沖擊1次的IP值。

④、最大箝位電壓（限制電壓）VC：技術(shù)規(guī)格書中給出的最大箝位電壓值是指給壓敏電阻施加規(guī)定的8/20μs波沖擊電流IX（A）時壓敏電阻上呈現(xiàn)的電壓。

實際使用中，壓敏電壓越高，施加的沖擊電流越大，限制電壓（或稱殘壓）就越高，可從產(chǎn)品給出的V-I曲線上查到。

⑤、額定能量E：額定能量是指壓敏電阻能夠承受規(guī)定波形的沖擊電流沖擊一次的最大能量（沖擊后壓敏電壓的變化率不大于10%），可用下式表示：

E=K*IP*VC*T

式中：IP、VC見上，T為脈沖寬度，K為與波形有關(guān)的常數(shù)。對于8/20μs波和10/1000μs波，K=1.4;對于2ms方波，K=1。

⑥、額定功率（最大平均功率）Pm：指壓敏電阻在室溫下，連續(xù)承受多次沖擊，且各次沖擊之間間隔時間較短，因而有熱積累效應(yīng)的情況下，能夠承受的最大平均功率。盡管壓敏電阻能承受很大的脈沖功率，但能承受的平均功率卻很小。

⑦、電容C0：指壓敏電阻兩電極間呈現(xiàn)的電容，在幾pF～幾百nF的范圍內(nèi)。體積越小，壓敏電壓越高，電容越小。

⑧、漏電流Il：給壓敏電阻施加最大直流電壓Udc時流過的電流。測量漏電流時，通常給壓敏電阻加上Udc=0.83U1mA的電壓（有時也用0.75U1mA）。一般要求靜態(tài)漏電流Il≤20μA（也有要求≤10μA的）。在實際使用中，更關(guān)心的不是靜態(tài)漏電流值本身的大小，而是它的穩(wěn)定性，即在沖擊試驗后或在高溫條件下的變化率。在沖擊試驗后或在高溫條件下其變化率不超過一倍，即認為是穩(wěn)定的。

⑨、非線性指數(shù)α：指電壓的變化對電流的影響能力，可用公式表示為：

I=KUα或α=loglog

由前式可見，α越大表明電壓的變化對電流的影響能力越大，非線性特性越好。由后式可見，α是伏安特性上各點斜率的倒數(shù)，特性越平坦的地方，α越大（漏電流區(qū)和飽和區(qū)α=1，又稱低α區(qū)）。用儀器測量時，一般設(shè)定I2=1mA，I1=0.1mA，所以

αT=1/log（U1mA/U0.1mA）

壓敏電阻燒壞的原因：

1、老化失效，表現(xiàn)為漏電流增大，壓敏電壓顯著下降，直至為零；

老化失效是指電阻體的低阻線性化逐步加劇，漏電流惡性增加且集中流入薄弱點，薄弱點材料融化，形成1kΩ左右的短路孔后，電源繼續(xù)推動一個較大的電流灌入短路點，形成高熱而起火。這種事故通?？梢酝ㄟ^一個與壓敏電阻串聯(lián)的熱熔接點來避免。而暫態(tài)過電壓破壞是指較強的暫態(tài)過電壓使電阻體穿孔，導(dǎo)致更大的電流而高熱起火。整個過程在較短時間內(nèi)發(fā)生，以至電阻體上設(shè)置的熱熔接點來不及熔斷。

2、暫態(tài)過電壓破壞。

3、過壓保護的次數(shù)；

4、周圍工作溫度；

5、壓敏電阻有無受擠壓；

6、是否通過品質(zhì)認證；

7、浪涌能量太大，超出吸收功率；

8、耐壓不夠；

9、電流與浪涌過大等等。

壓敏電阻的使用安全性一直是一個需要重視的問題。因壓敏電阻器廣泛地應(yīng)用在家用電器及其它電子產(chǎn)品中，起過電壓保護、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護半導(dǎo)體元器件等作用。建議選用優(yōu)質(zhì)的壓敏電阻器。

避免壓敏電阻燒壞的解決辦法

壓敏電阻過熱保護技術(shù)主要有以下幾種：

（1）熱熔保險絲技術(shù)。該技術(shù)是將用蠟保護的低熔點金屬通過一定的工藝裝在壓敏電阻上，在壓敏電阻漏電流過大，溫度升高到一定程度時，低熔點金屬熔斷，從而將壓敏電阻從電路中切除，可以有效地防止壓敏電阻起火燃燒。但熱熔保險絲存在可靠性問題，而且在加強熱循環(huán)的環(huán)境里約只有5年可靠壽命。在熱循環(huán)的環(huán)境中，熱熔保險絲需定期更換以維持正常運行。

（2）利用彈簧拉住低熔點焊錫技術(shù)。這種技術(shù)是目前絕大多數(shù)防雷器廠家的限壓型SPD采用的技術(shù)，在壓敏電阻的引腳處增加一個低熔點焊錫焊接點，然后用一根彈簧將這個焊接點拉住，在壓敏電阻漏電流過大，溫度升高到一定程度時，焊接點的焊錫熔斷，在彈簧的拉力作用下焊接點迅速分離，從而將壓敏電阻從電路中切除，同時聯(lián)動告警觸點，發(fā)出告警信號。因為低熔點金屬在受力點會流動和產(chǎn)生裂縫，處于彈簧拉力中的低熔點焊錫接點的焊錫同樣會流動和產(chǎn)生裂縫，因此這種裝置的最大問題是焊錫會老化，從而導(dǎo)致裝置會無故斷開。

（3）溫度保險絲技術(shù)。該技術(shù)將壓敏電阻和溫度保險絲串聯(lián)封裝在一起，利用熱傳導(dǎo)將漏電流在壓敏電阻上產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)溫度保險絲上，在溫度升高至溫度保險絲的設(shè)定溫度時，溫度保險絲熔斷，將壓敏電阻從電路中切除。溫度保險絲除了有同樣有壽命和可靠性的問題外，利用溫度保險絲對壓敏電阻進行過熱保護還存在以下問題：熱傳導(dǎo)路徑長，響應(yīng)速度過慢，熱量是通過一定的熱傳導(dǎo)介質(zhì)（填充材料）、溫度保險絲殼體，溫度保險絲的內(nèi)部填充材料，然后才傳到溫度保險的熔體上，因此決定了溫度保險絲的響應(yīng)速度教慢。

（4）隔離技術(shù)。該技術(shù)將壓敏電阻裝在一個密閉的盒體內(nèi)，與其它電路相隔離，防止壓敏電阻煙霧和火焰的蔓延。在各種后備保護都失靈的情況下，隔離技術(shù)也不失為一種簡單而行之有效的方法，但需要占用教大的設(shè)備空間，同時也要防止煙霧和火焰從盒體引線開孔的地方冒出來。

（5）灌封技術(shù)。為防止壓敏電阻在失效時會冒煙、起火和爆炸，一些廠商采用該技術(shù)將壓敏電阻灌封起來，但由于壓敏電阻在失效時內(nèi)部會出現(xiàn)拉弧，導(dǎo)致密封材料失效，并產(chǎn)生碳，碳的產(chǎn)生又會使電弧得以維持，這樣往往會導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部短路及熏黑，甚至導(dǎo)致整個設(shè)備機房嚴重熏黑。

實驗表明：壓敏電阻套熱縮套管后，由于壓敏電阻的散熱受到影響，其最大耗散功率降低，從而影響了壓敏電阻的工頻電壓耐受能力，從另一個角度來說，散熱受到影響也會加速壓敏電阻的老化，影響壓敏電阻的使用壽命。

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