不宜單獨用電流保險絲來(lái)應對壓敏電阻的失效

1 .引言

隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展，物質(zhì)生活的不斷豐富，各式各樣的家用電器已經(jīng)成為人們日常生活必不可少的組成部分。我們在享受各種功能繁多的家用電器給生活帶來(lái)方便的同時(shí)，也存在著(zhù)家用電器巨大的安全隱患，我們經(jīng)?？梢栽诿襟w上看到關(guān)于各種家用電器的安全問(wèn)題引發(fā)的事故，主要有：火災事故、爆炸事故及廢舊電池等對環(huán)境造成污染事故等。引起火災事故的發(fā)生又多與壓敏電阻失效后未能及時(shí)脫離電路，造成系統電源不同程度的短路有關(guān)，本文主要淺述單獨采用過(guò)電流保護方式應對壓敏電阻失效的弊端，并提出了壓敏電阻失效的最佳保護方式為過(guò)溫保護。

2 .壓敏電阻的工作原理及失效機理

氧化鋅壓敏電阻器MOV 是一種以氧化鋅為主體、添加多種金屬氧化物，典型的電子陶瓷工藝制成的多晶半導體陶瓷元件。MOV 具有獨特的晶界結構，在一定電場(chǎng)下，晶界導電由熱電子發(fā)射傳導瞬間轉變?yōu)殡娮铀淼纻鲗?，其電阻值隨著(zhù)電壓的增大而急劇減小，具有優(yōu)異的非線(xiàn)性伏安特性，那么，當家用電器所接的電源中存在過(guò)電壓時(shí)，MOV 晶界電子隧道效應抑制過(guò)電壓峰值增長(cháng)，吸收部分過(guò)電壓能量，從而起到防護作用，MOV 具有高通流容量，低殘壓，無(wú)續流且成本較低等優(yōu)點(diǎn)，已被首選使用在家用電器的電源入口作為過(guò)電壓保護元件。

MOV 具有很高的瞬時(shí)(納秒級或微妙級)過(guò)電壓抑制能力，但在暫時(shí)(毫秒級或秒級)過(guò)電壓、過(guò)電流或頻繁的浪涌電流沖擊下，MOV 較容易出現老化現象。

MOV 的失效主要有兩種模式，一種為開(kāi)路模式，該模式主要發(fā)生在MOV 流過(guò)遠遠超出自身能夠承受的浪涌電流時(shí)，表征為MOV 本體炸裂，但這種模式不會(huì )引起燃燒現象，且出現在家用電器中概率是很低的;另一種為短路模式，大體上可分為老化失效和暫態(tài)過(guò)電壓破壞兩種類(lèi)型：

a、老化失效，這是指電阻體的低阻線(xiàn)性化逐步加劇，漏電流惡性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。研究結果表明， 若壓敏電阻存在著(zhù)制造缺陷，易發(fā)生早期失效， 強度不大的電沖擊的多次作用，也會(huì )加速老化過(guò)程，使老化失效提早出現;

b、暫態(tài)過(guò)電壓破壞，這是指較強的暫態(tài)過(guò)電壓使電阻體穿孔，導致更大的電流而高熱起火，整個(gè)過(guò)程在較短時(shí)間內發(fā)生。

短路失效是引起壓敏電阻起火燃燒的主要原因，從而導致家用電器發(fā)生火災事故，以下是MOV在不同過(guò)電流試驗后失效圖片(參照UL1449 3rd 39.4 條款測試)：

圖1:MOV14D471 在600V*320mA 電流試驗后圖

圖2:MOV14D471 在600V*500mA 電流試驗后圖

圖3:MOV14D471 在600V*1A 電流試驗后圖片

圖4:MOV14D471 在600V*2A 電流試驗后圖片

圖5:MOV14D471 在600V*5A 電流試驗后圖片

圖6:MOV14D471 在600V*10A 電流試驗后圖片

圖7:MOV14D471 在600V*15A 電流試驗后圖片

圖8:MOV14D471 在600V*20A 電流試驗后圖片

說(shuō)明：圖4、圖6 為人為切斷電路后的照片;圖1~3、圖5、圖7~8 為未人為切斷電路前的照片。

3 單獨采用過(guò)流保護方式應對壓敏電阻失效的現狀分析

3.1 壓敏電阻MOV 與電流保險絲FUSE 的浪涌電流承受能力對比，見(jiàn)表1