压敏电阻劣化分析与解决方法

背景说明

氧化锌压敏电阻器简称“MOV”，在一定电流电压范围内电阻值随电压变化呈非线性变化的元器件。所谓压敏电压,即击穿电压或阀值电压.指在规定电流下的电压值,大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值,压敏电阻主要应用于瞬态过电压保护，压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量,但不能承受毫安级以上的持续电流,在用作过压保护时必须考虑到这一点。

二、雷击下的劣化状况

当压敏电阻在带电负载的情况下，压敏电阻经过多次反复的浪涌电压冲击时压敏电阻可能会出现劣化现象，也就是阀值电压降低，这时压敏电阻可能就会产生持续的漏电流；随着漏电流的增加压敏电阻产生的热积累将会导致压敏电阻的热崩溃击穿，压敏电阻劣化失效后变成永久导通状态，就无法切断回路电流，此时压敏电阻本体温度将持续升高，甚至产生火灾危险。

热保护型压敏电阻产品就是带有合金型温度保险丝的压敏电阻，其原理就是在压敏电阻上串接一动作温度较为精确地温度保险丝，二者通过电极片紧密连接在一起，具有较快的传热效果，当压敏电阻失效时发热传递给温度保险丝使温度保险丝动作切断电路。

现将压敏电阻20D471与热保护型压敏电阻15S471（15S系列的热保护型压敏电阻产品与20D压敏电阻产品具有同等通流容量）按IEC61643的标准要求施加8/20μs冲击电流为标称5kA及加严测试8kA试验的对比数据如下：

从以上实验结果可见，冲击电流次数增加，峰值电流变大，会导致压敏电阻劣化。而温度保险丝内置型压敏电阻，在压敏电阻劣化时，温度保险丝熔断而切断电路，可有效的防止因压敏电阻劣化漏电流增大而异常发热导致的着火问题。

三、轻微过电压情况下的劣化情况

当回路电压超过压敏电阻最大连续使用电压时，压敏电阻会产生漏电流，随着漏电流不断增大压敏电阻逐渐被劣化破坏。电压越高，漏电流越大。给2只相同型号的热保护型压敏电阻20S511分别施加0.83Un和0.84Un的交流电压，如下所示，漏电流有很明显的不同（0.84Un时的漏电流明显比0.83Un情况下的漏电流大）。

压敏电阻的劣化和破坏是随着漏电流的增大而加速。而温度保险丝内置型的压敏电阻，因是内置的温度保险丝热传导的结构，在压敏电阻被破坏之前，温度保险丝就会切断电路，过电压引起的劣化时，可起到保护作用。

将压敏电阻20D471与热保护型压敏电阻15S471（15S系列的热保护型压敏电阻产品具有20D压敏电阻相同的通流容量）分别放入85度的烤箱里，并且施加1倍的最大连续使用电压Uc（300Vac），测试1000H。实验结果如下所示：

因此各取1只压敏电阻20D471与热保护型压敏电阻15S471置于85℃烘箱内并施加1.3Uc:390Vac进行加严测试，，测试结果如下：

以上实验结果可见，流过压敏电阻的电压超过最大连续使用电压时，压敏电阻发生劣化，但没有切断电路，漏电不断增大进而异常发热，甚至有导致火灾的危害可能性。而温度保险丝内置型压敏电阻，是温度保险丝和压敏电阻用电极紧密的连接在一起，因为热传导性能好，过电压情况下在压敏电阻被破坏之前，温度保险丝可迅速切断电路，起到保护作用。

四、异常过电压下的劣化情况

压敏电阻的优点是在瞬间过电压时可产生非常大的通流容量，但当回路电压超过压敏电阻的最大连续使用电压时，随着回路电压的增大，压敏电阻劣化的速度加快，没有被保护的压敏电阻漏电流不断增大，不断的升温，有发生火灾的危险。以下是异常电压的环境下，实验电流与压敏电阻破坏时间的关系曲线。

热保护型压敏电阻25S621是赛尔特温度保险丝内置型压敏电阻（具有压敏电压单品和相同压敏电压的特性），对于产品的最大连续使用电压385VAC，在回路中施加2倍的最大连续使用电压以上的回路电压800VAC，不同实验电流下，所得出的压敏电阻劣化时间与实验电路的关系曲线。

以上图表可见，压敏电阻的回路电压异常高的情况下，回路电流越大，压敏电阻劣化的速度越快。此时，毫无任何保护的压敏电阻，由于不断劣化，漏电流不断增大压敏电阻持续发热升温，有引发火灾的危险。而使用带有热保护的压敏电阻（例如，赛尔特的温度保险丝内置型压敏电阻）情况下，在压敏电阻发生火灾之前，内置的温度保险丝感温，熔断，把压敏电阻从回路中脱离，有效的防止了着火问题。以下是相同型号热保护型压敏电阻25S621的异常过电压800VAC时，用1A,5A,10A,15A,20A的回路电流实验后的产品照片和X-RAY分析照片。这个照片可以说明即便是压敏电阻劣化，温度保险丝也能安全切断电路，并且外观没有问题。

热保护型压敏电阻25S621产品在异常电压800VAC（正常最大连续使用电压是385V）情况下，用以下实验电流测试后的产品状态和X-RAY检查状态：

赛尔特的温度保险丝内置型压敏电阻在异常过电压（2倍的最大连续使用电压）时，对于20A以内的短路电流，可以安全的切断电路。并且，亦可定制耐20A以上的短路电流产品。

五、结论

压敏电阻具有根据电压变化电阻值呈非线性变化的性质，所以经常作为浪涌保护元器件使用。但是当压敏电阻漏电流发生时，会因各种使用环境的原因造成压敏电阻的劣化。如果不考虑对压敏电阻进行保护，随着压敏电阻的劣化，漏电流不断增大，压敏电阻会持续升温，有引起火灾的危险。热保护型压敏电阻，是把温度保险丝和压敏电阻在内部有效连接在一起，当压敏电阻劣化而因为异常发热时，温度保险丝会立即感温，并且熔断，把压敏电阻从回路中脱离开来，有效的防止火灾隐患的发生。

审核编辑：汤梓红