如何解決壓敏電阻易老化的問題

壓敏電阻是典型的鉗位型過壓器件，在實際過壓防護中，利用壓敏電阻的非線性特性，當過電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值，從而實現(xiàn)對后級電路的保護。其優(yōu)點也是極為顯著的通流量大(100A~70kA)其體積越大所能承受的浪涌電流越大、種類齊全，使用范圍廣;其缺點也廣為人知：1、壓敏電阻的非線性特性較差(動態(tài)電阻較大);2、大電流時限制電壓(箝位電壓)較高;3、低電壓時漏電流較大，較易老化。
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壓敏電阻的缺點是易老化，大多數(shù)情況下P-N結(jié)過載時會造成短路且不可回轉(zhuǎn)至正常狀態(tài)，在電沖擊的反復(fù)多次作用下壓敏電阻內(nèi)的二極管元件被擊穿，電阻體的低阻線性化逐步加劇，壓敏電壓越來越低，漏電流越來越大，隨著MOV本體溫度的升高，漏電流更大，形成惡性循環(huán)，以至MOV的溫度升高達到外包封材料的燃點，這種情況稱之為高阻抗短路(1kΩ左右)，焦耳熱使得MOV發(fā)熱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。研究結(jié)果表明，若壓敏電阻存在著制造缺陷，易發(fā)生早期失效，強度不大的電沖擊的反復(fù)多次作用，也會加速老化過程，使老化失效提早出現(xiàn)。

壓敏電阻與陶瓷放電管并聯(lián)：

壓敏電阻在通過持續(xù)大電流后其自身的性能要退化，將壓敏電阻與放電管并聯(lián)起來，可以克服這一缺點。在放電管尚未導(dǎo)通之前，壓敏電阻就開始動作，對暫態(tài)過電壓進行鉗位，泄放大電流，當放電管放電導(dǎo)通后.它將與壓敏電阻進行并聯(lián)分流，減小了對壓敏電阻的通流壓力，從而縮短了壓敏電阻通大電流的時間，有助于減緩壓敏電阻的性能退化。在這種并聯(lián)組合中.如果壓敏電阻的參考電壓Uima選得過低，則放電管將有可能在暫態(tài)過電壓作用期間內(nèi)不會放電導(dǎo)通.過電壓的能最全由壓敏電阻來泄放，這對壓敏電阻是不利的，因此Uima的數(shù)值必須選得比放電管的直流放電電壓要大些才行。必須指出.這種井聯(lián)組合電路并沒有解決放電管可能產(chǎn)生的續(xù)流問題，因此，它不宜應(yīng)用于交流電源系統(tǒng)的保護。

壓敏電阻與放電管的另一種組合是串聯(lián)：

壓敏電阻具有較大的寄生電容，當它應(yīng)用于交流電源系統(tǒng)的保護時，往往會在正常運行狀態(tài)下產(chǎn)生數(shù)值可觀的泄漏電流。例如一個寄生電容為2nF的壓敏電阻安裝在220V,50hz的交流電源系統(tǒng)中，其泄漏電流可達0.14mA(有效值)，這樣大的泄漏電流往往會對系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生影響。將壓敏電阻與陶瓷氣體放電管串聯(lián)之后.由于放電管的寄生電容很小.可使整個串聯(lián)支路的總電容減到幾個微法。在這種串聯(lián)組合支路中.放電管起著一個開關(guān)作用.當沒有暫態(tài)過電壓作用時，它能夠?qū)好綦娮枧c系統(tǒng)隔離開，使壓敏電阻中幾乎無泄漏電流，這就能降低壓敏電阻的參考電壓Uima.而不必顧及由此會引起泄漏電流的增大，從而能較為有效地減緩壓敏電阻性能的衰退。在暫態(tài)過電壓作用期間，由于壓敏電限的參考電壓Uima可選得較低，只要放電管能迅速放電導(dǎo)通，則串聯(lián)支路能給出比單個壓敏電阻更低的鉗位電壓.在實際應(yīng)用中。要確定放電管和壓敏電限的參數(shù)往往不是一件容易的事。

通常，對于交流電源系統(tǒng)的保護來說，放電管的直流放電電壓應(yīng)大于系統(tǒng)的最高運行電壓幅值，以便在系統(tǒng)運行電壓過零時切斷放電管輝光區(qū)的續(xù)流。選擇壓敏電阻要能保證切斷放電管的電弧區(qū)續(xù)流。當放電管在電弧區(qū)導(dǎo)通時，其兩端的電壓很低，只有20V左右，可將整個串聯(lián)支路的殘壓看成是降在壓敏電阻上，由此可以得出一種保守的做法.即將系統(tǒng)的最高運行電壓認為是降在壓敏電阻上，此時壓敏電阻中的電流應(yīng)小于放電管電弧區(qū)續(xù)流，以便能在暫態(tài)過電壓過去以后有效地切斷電弧區(qū)續(xù)流。在大多數(shù)情況下.這種電流的臨界值可保守地取為50mA左右。

壓敏電阻在和陶瓷氣體放電管配合用時能降低輸出殘壓、提高通流能力、能延長自身壽命等優(yōu)點。

審核編輯：黃飛