
压敏电阻的失效模式
压敏电阻的最大特点是加在它上面的电压低于它的阀值“压敏电压”时,通过它的电流很小,相当于一只关死的阀门,当电压超过压敏电压时,电流激增阀门打开。利用这一功能,可以抑制电路中经常出现的异常过电压,从而实现对后级电路的保护。
压敏电阻就是用于电路中的瞬态过电压保护。虽然它的通流容量大,但是能量容量却不大。此外,因为它的冲击电流最大脉冲宽度远远小于大中功率半导体系统实际脉冲电流宽度,所以才会时常发生短路或烧坏及失效现象。那么压敏电阻作为一种安全元件,在它完成保护功能的同时,要确保自身的安全,方才能起到保护的作用。们对其失效进行分析。
1.开路失效一般体现为电阻体炸裂。当经过压敏电阻的电流很大(8/20μs 电流波),电阻器内部经过电流部位产生很大的热量,而来不及传导出去,使内部不同部位形成很大的温差,因热应力而炸裂,但不会起火燃烧。
2.短路失效分为老化失效和暂态过电压破坏。
老化失效:长期施加在压敏电阻上的系统工作电压也会引起性能下降。表现为伏安特性的线性化,即电阻性漏电流上升,压敏电压下降,直至为 0。
暂态过电压破坏,指短时间内出现较强的暂态过电压使电阻体穿孔,导致更大的电流而高热起火,整个过程在较短时间内发生。以致电阻体设置的热熔点来不及熔断。
一般选择标称压敏电压 V1mA 和通流容量两个参数
压敏电压的选择:在电路保护中,综合多方面因素,在交流电流中,要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,要选用压敏电压为直流电压额定值 1.82 倍的压敏电阻;
通流容量的选择:原理上是按照最大暂态浪涌电流来选择,但在实际应用过程中,要适当加大所选压敏电阻的通流容量。
固有寄生电容:压敏电阻有一个固有电容问题,根据外形尺寸和标称电压的不同,其值在数百至数千 pF 之间,不适合在高频场合下使用。同时,压敏电阻的瞬时功率较大,但平均持续功率却很小,因此,不能让压敏电阻长时间处于工作状态。
压敏电阻一般并联在电路中使用,当电阻两端的电压发生急剧变化时,电阻短路将电流保险丝熔断,起到保护作用。压敏电阻在电路中,常用于电源过压保护和稳压。电源防雷器的可靠性、安全性在很大程度上依赖于压敏电阻的正确使用,以下原则可供使用参考。特别要指出的是,在电源防雷设计中还要考虑各个地方的电源质量差别、雷击频度和强度的差别、被保护设备的安装使用情况和冲击耐受能力等的差别,不能用一个公式照搬照套。设计好的防雷保护装置必须在现场使用条件下或尽可能接近真实情况的模拟条件下进行试验验证。
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