MOV(壓敏電阻)選型和計算.doc

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1、壓敏電阻器基礎知識培訓手冊孫丹峰編著壓敏電阻器基礎知識培訓手冊（第一版）孫丹峰編著蘇州中普電子有限公司二〇〇五年三月29壓敏電阻器基礎知識培訓手冊孫丹峰編著第一章通用型氧化鋅壓敏電阻器1.1什么是“壓敏電阻器”“壓敏電阻器”是中國大陸通用的名詞，在中國臺灣地區(qū)，它被稱為“突波吸收器”；在日本，它被稱為“變阻器”；國際電工委員會（IEC）在其標準中稱之為“voltagedependentresistor”（簡稱VDR）；而在業(yè)界和學術(shù)界最廣泛使用的名詞則是“varistor”（即由variable和resistor兩個英

2、文單詞組成的組合詞）。從字面上理解，這些名詞的含義為“電阻值隨著外加電壓敏感變化的電阻器”。那么壓敏電阻器的電阻值是如何隨著外加電壓變化敏感的呢？圖1-1-1和表1-1-1可以給我們一個比較直觀的說明。從中我們可以看到，型號為20D201K的壓敏電阻器隨著外加電壓從180V上升到420V，其電阻值從18MΩ下降為0.42Ω，在這個過程里，電壓僅上升了2.33倍，而電阻值下降了4280多萬倍。由此可見壓敏電阻器的電阻值對外加電壓的變化是非常“敏感”的。表1-1-120D201K壓敏電阻器的電阻值隨外加電壓的變化U（V）1

3、80192200250310356420R（Ω）1.8×1071.92×106200×103250313.560.42壓敏電阻的確切定義可從材料、特性和用途三個方面綜合得出。從材料組成上看，壓敏電阻是由電子級粉體材料－氧化鋅、氧化鉍、氧化銻、氧化鈦、氧化鈷、氧化錳、氧化鎳、氧化鉻等多種氧化物合成的，其中，氧化鋅的含量最高（約90％），是主基料；其他各種過渡金屬氧化物的含量相差很大，較多的占百分之幾，較小的僅有十萬分之幾，被稱為添加劑；壓敏電阻就是由主基料和添加劑按照配方一一稱好后，經(jīng)球磨、噴霧造粒、干壓成型、排膠、燒結(jié)

4、、表面金屬化、插片、包封、打標等一系列標準的精細電子陶瓷和通用元件工藝制造而成的。從特性或功能上看，壓敏電阻器是一種電阻值隨著外加電壓敏感變化的電阻器，因此它的主要用途是：異常過電壓的感知、抑制和浪涌能量的吸收。綜上所述，我們可以給壓敏電阻下這樣一個定義：壓敏電阻是由在電子級ZnO粉末基料中摻入少量的電子級Bi2O3、Co2O3、MnO2、Sb2O3、TiO2、Cr2O3、Ni2O3等多種添加劑，經(jīng)混合、成型、燒結(jié)等工藝過程制成的精細電子陶瓷；它具有電阻值對外加電壓敏感變化的特性，主要用于感知29壓敏電阻器基礎知識培訓

5、手冊孫丹峰編著、限制電路中可能出現(xiàn)的各種瞬態(tài)過電壓、吸收浪涌能量。從以上定義我們可以看出：壓敏電阻器既是一種過電壓的傳感器（sensor），同時又是過電壓的抑制器；因此我們對壓敏電阻器的要求不僅包括它作為傳感器的各種技術(shù)指標，而且也包括它作為動作元件的特性、壽命和安全要求。由于壓敏電阻器具有電阻值隨著外加電壓敏感變化的特性，所以它屬于半導體陶瓷元件大家族中一員，其他的半導體陶瓷元件主要有，對溫度敏感的PTC、NTC以及各種氣敏、濕敏、光敏、磁敏等元件。在壓敏電阻的發(fā)展史上，除了氧化鋅壓敏電阻以外，還曾出現(xiàn)過齊納二極管、

6、SiC、硒堆、氧化錫等壓敏電阻，由于齊納二極管性價比較低、SiC、硒堆、氧化錫等壓敏電阻的特性不能滿足應用的需要，現(xiàn)在都已經(jīng)被氧化鋅壓敏電阻取代；現(xiàn)在，我們一提到壓敏電阻，幾乎全部指的是氧化鋅壓敏電阻。氧化鋅壓敏電阻起源于日本。1967年7月，日本松下電器公司無線電實驗室（WirelessResearchLaboratory,MatsushitaElectricIndustryCo.,Ltd）的松岡道雄在研究金屬電極—氧化鋅陶瓷界面時，無意中發(fā)現(xiàn)ZnO+Bi2O3復合陶瓷具有壓敏特性。進一步的實驗又發(fā)現(xiàn)，如果在以上二元

7、系陶瓷中再加入微量的氧化錳、氧化鈷、氧化鉻、氧化銻等多種氧化物，這種復合陶瓷的非線性系數(shù)可以達到50左右，其外特性類似兩支反并聯(lián)在一起的齊納二極管，通流能力不亞于SiC材料，臨界擊穿電壓可以通過改變元件的尺寸方便地加以調(diào)節(jié)，而且這種性能優(yōu)異的壓敏元件通過簡單的陶瓷工藝就能制造出來，因而性能—價格比極高。1972年美國通用電氣公司（GE）購買了松下有關氧化鋅壓敏材料的大部分專利和技術(shù)訣竅。自從美國掌握了氧化鋅壓敏材料的制造技術(shù)以后，有關這種材料的基礎研究工作得以大規(guī)模地進行。自1980年代起，對氧化鋅壓敏材料的研究逐漸走

8、出了企業(yè)。在基礎研究的指導和推動下，壓敏電阻的性能得到不斷的提升，應用領域不斷擴大；產(chǎn)品的外形已從“閥片式”、“圓片引線式”發(fā)展到了“表面貼裝式”和“陣列式”，使用電壓等級已擴展到從5伏到50萬伏的全系列，目前已經(jīng)到了“有電必有壓敏電阻”的程度。1.2壓敏電阻器的伏安特性和電性能參數(shù)外加電壓E(V/mm)電流密度J(A/cm2)圖