压敏电阻击穿问题大揭秘:从应用案例到解决方案一网打尽
2023-12-26
压敏电阻是一种半导体电阻器,其电阻材料是半导体。目前常用的是氧化锌压敏电阻。在电路中,压敏电阻具有三个主要作用:过电压保护、耐雷击要求和安规测试需要。
首先,我们需要了解压敏电阻并不是感知压力的元件,而是一个电压的感受器。它的作用类似于保险丝,当电压超过其所能承受的范围时,就会发生击穿现象,从而断路保护电路。由于压敏电阻具有较大的通流容量,但其能量容量较小,且其冲击电流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,因此常常会出现短路烧坏的情况。
接下来,我们来探讨一下导致压敏电阻烧毁的原因。首先是老化失效,这表现为漏电流增大,压敏电压显著下降,直至为零。老化失效是指电阻体的低阻线性化逐步加剧,漏电流恶性增加且集中流入薄弱点,薄弱点材料融化,形成1kΩ左右的短路孔后,电源继续推动一个较大的电流灌入短路点,形成高热而起火。这种事故通常可以通过一个与压敏电阻串联的热熔接点来避免。另外,暂态过电压破坏也是导致压敏电阻烧毁的原因之一。较强的暂态过电压会使电阻体穿孔,导致更大的电流通过并引发高热起火。整个过程发生得非常迅速,以至于电阻体上设置的热熔接点来不及熔断。
除了以上两个主要原因外,还有其他一些因素也可能导致压敏电阻烧毁。首先是过压保护的次数,频繁的过压保护操作可能会加速压敏电阻的老化失效。其次是周围工作温度的影响,过高的工作温度会加速电阻体的老化过程。此外,压敏电阻是否受到挤压也会影响其正常工作,因为挤压会导致电阻体变形或损坏。另外,是否通过品质认证也是一个重要因素,认证可以保证产品的质量可靠性。浪涌能量过大、耐压不够以及电流与浪涌过大等因素也会对压敏电阻造成损害。
压敏电阻广泛应用于家用电器和其他电子产品中,起到过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪和保护半导体元器件等作用。然而,使用压敏电阻时需要注意一些问题。首先,应采取保护措施来防止外界不确定因素对压敏电阻器和装置造成的损害,例如在线路中加装熔断器。其次,压敏电阻器不应靠近发热或可燃元器件安装,最好保持大于3mm的间隙,以确保其在规定的工作温度范围内工作。此外,压敏电阻器的工作电压不应超过最大连续工作电压值。在浪涌电流重复产生的应用场合,通过压敏电阻器的浪涌电流峰值和浪涌能量不应超过脉冲寿命特性的规定。当浪涌脉冲以很短的间歇重复施加在压敏电阻器上时,应使此时的平均功率低于最大静态功率。如果将压敏电阻器连接在设备的带电部分和金属外壳之间,必须采取必要的措施以防止人员触电事故的发生。此外,在使用压敏电阻器时,应避免阳光直接照射,不应在露天和户外工作。同时,压敏电阻器也应避免在风、雨、水蒸气等高温高湿条件下工作,还应避免在沙尘、盐露和有害气体条件下工作。必要时,应采用保护盒进行保护。此外,使用中不要用丙酮等溶剂清洗压敏电阻器,以免破坏包封的环氧树脂。最后,压敏电阻器应存放在温度低于40℃、相对湿度不大于75%RH的库房内,库房内不应有腐蚀性气体。存放在库房内的压敏电阻器也不能被阳光直接照射。
综上所述,压敏电阻是一种重要的电子元件,具有广泛的应用领域。在使用和维护过程中,我们需要注意一些关键问题,以确保其正常工作和安全性。