MOV压敏电阻器的基本特性

MOV压敏电阻器的基本特性

Main topics:

1. Varistor characteristic and parameters;

(压敏电阻器的基本特性及参数)

2. Microstructure and conduction mechanism

(压敏电阻的显微结构和传导机理)

3. Production flow and process control

(生产工艺流程及工艺控制)

4. Product class and type

(产品种类及型号含义)

1. 压敏电阻器的基本特性及参数

压敏电阻器是一类对电压敏感的敏感元件，是电压超过某一值后，其电阻值随所加电压显著变化的电阻器。因此也有人称之为变阻器(Varistor = variable resistor)或非线性电阻器。

压敏电阻器的基本特性──V/I 特性

压敏电阻器的基本参数

U v──压敏电压：

流过压敏电阻器的电流为1mA时，加在它两端的电压降称为压敏电压。

I s──漏电流：

压敏电阻器在进入击穿区之前正常工作时所流过的电流，称为漏电流。测量时，我们是给压敏电阻器施加一定值的直流电压（大小约等于最大交流工作电压），测量流过压敏电阻器的电流。

U s──漏电流电压：

流过压敏电阻器的电流为Is时，加在它两端的电压降称为漏电流电压。

Is一般为3mA，对于低压产品（最大交流工作电压<50V）Is为9mA。

U k──钳制电压（保护水平）：

流过压敏电阻器的电流为Ik时，加在它两端的电压降称为钳制电压，钳制电压也称为压敏电阻器的保护水平。

Ik：与压敏电阻器的电极面积及电压等级有关，对于S-VAR，Ik为1~100A。

压敏电阻的允许偏差

允许偏差：J：±5%

K：±10%

L：±15%

M：±20%

S：特殊偏差

最大交流工作电压-U RMS

在最高工作温度下连续施加1000小时的交流电压，然后在室温和正常湿度下存放1-2小时，压敏电阻器的压敏电压的变化绝对值小于10%所能施加的最大电压，称为最大交流工作电压。

最大直流工作电压-U DC

在最高工作温度下连续施加1000小时的直流电压，然后在室温和正常湿度下存放1-2小时，压敏电阻器的压敏电压的变化绝对值小于10%所能施加的最大电压，称为最大直流工作电压。

通流容量/耐浪涌电流能力-I max

压敏电阻器经大脉冲电流冲击后，其U/I特性会产生蜕变。蜕变的结果会使漏电流增大，Uv下降，这对许多应用来说是不允许的，因此，必须对经高浪涌电流冲击后，U1mA的下降有所限制。把满足U1mA下降要求的压敏电阻器所承受的最大冲击电流，称为压敏电阻器的通流容量，也称为通流能力或通流量，它是表征压敏电阻器耐受高浪涌电流冲击的能力的一个参量。

通流容量与脉冲幅度，脉冲持续时间及所承受的脉冲次数有关，如下图所示

最大浪涌电流I max是用8/20ms的脉冲冲击后压敏电压变化的绝对值小于10%且样品无机械破损所能通过的最大电流。

最大能量吸收能力-W max

施加能量为某一定值的规定波形（持续时间相对较长）的冲击电流，冲击后压敏电压变化的绝对值小于10%且样品无机械破损所能通过的最大能量称为压敏电阻器的最大能量吸收能力。

最大能量吸收能力w max是用2ms的波形冲击后压敏电压变化的绝对值小于10%且样品无机械破损所能吸收的最大能量。

2. 压敏电阻的显微结构和传导机理

ZnO 压敏电阻是由ZnO与金属氧化物添加剂经过充分混合、研磨、成型后，经高温烧结而形成的一种多晶氧化物半导体陶瓷元件。

从微观结构上看，这种多晶半导体陶瓷主要由晶粒和晶界两部分组成。

晶粒：主要成分¾ZnO；电阻率较低：0.1~10W.cm。

晶界：添加剂的富集区；电阻率很高：>106W.cm。

每个晶粒交界处(晶界)可以看成是一个微压敏电阻，其保护水平约为3.5V，压敏电阻器的电学性能可以看成是由这样无数个微压敏电阻相互串并联而成。因此，压敏电阻器的电学性能与几何尺寸有密切的联系，对于相同的材料体系，其电学参数与几何尺寸有如下关系：

l 陶瓷体的厚度增加一倍，其保护水平将随之增加一倍；

l 电极面积增大一倍，其通流容量将增大一倍；

l 陶瓷体的体积增大一倍，其能量吸收能力也将近增大一倍。

ZnO压敏电阻器的材料与最大交流工作电压：

N20 ：11~20V

N40 ：25~40V

H100：50~75V

H200：95~1100V

E200：E-VAR

3. 生产流程及工艺控制(S-VAR, Front-end)

4. 产品种类及型号含义

A．产品种类

S-VAR ：Disk varistor (leaded, coated)

圆片形压敏电阻（有引线，有包封；f3~20）355

N-VAR ：Uncoated disk varistor (leaded, no coating)

圆片形压敏电阻（有引线，无包封）1

A-VAR ：Disk varistor (leaded, Uncoated between leads)

圆片形压敏电阻（有引线，部分包封）3

Q-VAR：Q-varistor (leaded disk varistor with square body)

方片型压敏电阻（有引线，有包封, Q14/Q20）22

D-VAR ：Metallized disk (without leads and without coating)

片式压敏电阻（已金属化，无引线，无包封；f5~32, D40）54

B-VAR ：Block varistor (plastic case, resin potted)

模块式压敏电阻（塑胶外壳，树脂罐装; f25~80,B40）78

L-VAR ：Strap varistor (strap type termination, solder termination)

接片式压敏电阻（端点焊接型；L40）2

LS-VAR：Strap varistor (screw terminal)

接片式压敏电阻（端点螺旋型，LS50）7

E-VAR：Arrester block (glass coated, without glass coating)

能量型压敏电阻¾避雷器

压敏电阻的使用原则是在其接入被保护设备后，不能影响设备的正常运行，又能有效地对设备实施瞬时过压保护。为此，除了压敏电阻的技术参数外，在实际选择时还要考虑以下几个问题：

⑴压敏电压选择

考虑到压敏电阻实际的压敏电压与标称电压之间的偏差（应考虑为标称电压的1.1～1.2倍）、交流电路中电源电压可能的波动范围（应考虑为额定电压的1.4～1.5倍）、交流电压峰值和有效值之间的关系（应考虑1.4倍），所以，应选用压敏电压为额定电压2.2～2.5倍的压敏电阻。在直流电路中，常选用压敏电压为直流电压额定值1.8～2倍的压敏电阻。

⑵通流容量选择

原则上应按可能遭受的最大暂态浪涌电流来选择，但要做到这一点是困难的。实用中无非是按照使用场合，或是按照产品试验标准上规定的试验等级来选择压敏电阻。

按前者，1kA（8/20μs电流波）的压敏电阻可用在可控硅整流器的保护上；3kA的用在电器设备的浪涌吸收上；5kA的用在对雷击及电子设备的过电压吸收上；10kA的用在对雷击的保护上。按后者，常用综合波（发生器开路输出时产生1.2/50μs的电压波；短路输出时产生8/20μs的电流波；发生器的内阻为2Ω）来在线考核设备对抗雷击浪涌干扰的能力。在4kV试验时，保护器吸收的最大电流可达2kA；对6kV的试验，吸收