【E問E答】怎樣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(shí)際過壓防護(hù)中，利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)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(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。其優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)也廣為人知：1、壓敏電阻的非線性特性較差(動(dòng)態(tài)電阻較大);2、大電流時(shí)限制電壓(箝位電壓)較高;3、低電壓時(shí)漏電流較大，較易老化。

　　壓敏電阻的缺點(diǎn)是易老化，大多數(shù)情況下P-N結(jié)過載時(shí)會(huì)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(dá)到外包封材料的燃點(diǎn)，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(diǎn)，薄弱點(diǎn)材料融化，形成1kΩ左右的短路孔后，電源繼續(xù)推動(dòng)一個(gè)較大的電流灌入短路點(diǎn)，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(qiáng)度不大的電沖擊的反復(fù)多次作用，也會(huì)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(diǎn)。在放電管尚未導(dǎo)通之前，壓敏電阻就開始動(dòng)作，對(duì)暫態(tài)過電壓進(jìn)行鉗位，泄放大電流，當(dāng)放電管放電導(dǎo)通后.它將與壓敏電阻進(jìn)行并聯(lián)分流，減小了對(duì)壓敏電阻的通流壓力，從而縮短了壓敏電阻通大電流的時(shí)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(huì)放電導(dǎo)通.過電壓的能最全由壓敏電阻來泄放，這對(duì)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(hù)。

　　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(dāng)它應(yīng)用于交流電源系統(tǒng)的保護(hù)時(shí)，往往會(huì)在正常運(yùn)行狀態(tài)下產(chǎn)生數(shù)值可觀的泄漏電流。例如一個(gè)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(dá)0.14mA(有效值)，這樣大的泄漏電流往往會(huì)對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)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(gè)串聯(lián)支路的總電容減到幾個(gè)微法。在這種串聯(lián)組合支路中.放電管起著一個(gè)開關(guān)作用.當(dāng)沒有暫態(tài)過電壓作用時(shí)，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(huì)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(gè)壓敏電阻更低的鉗位電壓.在實(shí)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(duì)于交流電源系統(tǒng)的保護(hù)來說，放電管的直流放電電壓應(yīng)大于系統(tǒng)的最高運(yùn)行電壓幅值，以便在系統(tǒng)運(yùn)行電壓過零時(shí)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(dāng)放電管在電弧區(qū)導(dǎo)通時(shí)，其兩端的電壓很低，只有20V左右，可將整個(gè)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(yùn)行電壓認(rèn)為是降在壓敏電阻上，此時(shí)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(shí)能降低輸出殘壓、提高通流能力、能延長自身壽命等優(yōu)點(diǎn)。