压敏电阻（MOV）的工作原理、参数及应用案例详解
压敏电阻（MOV）的工作原理、参数及应用案例详解
压敏电阻是电子设备中常用的过电压保护元件，广泛应用于电源接口、信号线路等场景。本文将详细介绍压敏电阻的工作原理、关键参数、选用方法以及实际应用案例，帮助读者全面了解这一重要元器件。
压敏电阻简介
压敏电阻是一种重要的防护电路元件，常见于电源接口，通常呈现为黄色或蓝色的圆片，有时也会用热缩管包裹。其主要功能是进行电源接口浪涌保护。
压敏电阻是一种限压型器件，正常工作时表现为高阻状态，当遇到浪涌电压时，能迅速从高阻态转变为低阻态，将电压箝位在一个较低的水平，从而保护后级电路。如下图所示，在没有保护电路的情况下，浪涌电压可能远超过后级器件的耐压水平，导致电路损坏。而加入压敏电阻后，可以将电压箝位在安全范围内。
压敏电阻工作过程
压敏电阻的工作过程可以分为三个阶段：
- 预击穿区（漏电流区）：在电压较低时，压敏电阻呈现很大的电阻，漏电流很小，不导通，电路正常工作。
- 击穿区（非线性区）：当电压升高进入击穿区后，电流在相当大的范围内变化时，电压变化不大，呈现较好的限压特性。
- 上升区（饱和区）：电压再升高，压敏电阻进入上升区，呈现一个很小的线性电阻，但由于电流很大，时间一长就会使压敏电阻过热烧毁甚至炸裂。
总结来说，正常使用时压敏电阻处于漏电流区，受到浪涌冲击时进入非线性区泄放浪涌电流，一般不能进入饱和区。
压敏电阻的参数
压敏电阻的关键参数包括：
- 压敏电压：指压敏电阻由关断状态到导通的电压。通常以在压敏电阻上通过1mA直流电流时的电压来表示。
- 最大持续工作电压：指长时间加在压敏电阻两端的最大工作电压。
- 通流容量：指压敏电阻能承受的8/20μs波的最大冲击电流峰值。
- 最大箝位电压：指给压敏电阻施加规定的8/20μs波冲击电流时，压敏电阻上呈现的电压。
- 结电容：指压敏电阻两电极间呈现的电容，一般在几pF～几百nF的范围内。
- 漏电流：给压敏电阻施加最大直流电压时流过的电流。
压敏电阻老化
压敏电阻的老化失效是一个材料特性决定的问题。随着冲击次数的增加，压敏电阻的通流量会逐渐减小。设计时需要考虑压敏的降额，比如压敏电压、最大持续工作电压、通流容量等参数，需要留有一定裕量。
压敏电阻的命名
压敏电阻的命名遵循一定的规则。例如，MYG-14D471K中：
- MYG：代表对过电压敏感的电阻器
- 14D：代表压敏电阻的直径为14mm
- 471：代表压敏电压为4710mV
- K：代表误差为±10%
压敏电阻的选用
选用压敏电阻时需要关注的参数包括压敏电压、最大连续工作电压、钳位电压、通流容量、结电容等。具体选择时需要根据电路的工作电压、测试要求等因素综合考虑。
压敏电阻的应用
压敏电阻主要应用于直流电源、交流电源、低频信号线路、带馈电的天馈线路等场景。使用时都是并联在I/O接口电路或者被保护器件或者电路上，当电路上电压瞬间高于压敏电压时，压敏电阻器阻值迅速下降，导通大电流，从而保护IC或电器设备。
压敏电阻整改案例
某产品在进行浪涌L-N差模1000V实验时，MOS管直接击穿损坏。通过测试发现，压敏电阻的箝位电压（840V）大于后级MOS管的耐压（700V），导致防护失效。解决方案包括：
- 提高后级器件耐电压水平，选择耐压900V的MOS管。
- 增加两级保护电路，使用电感和TVS进行精细箝位。
压敏电阻起火案例
压敏电阻起火主要分为老化失效和暂态过电压破坏两种情况。解决方案包括：
- GDT+MOV防护解决方案：通过气体放电管（GDT）与压敏电阻（MOV）串联，避免压敏电阻漏电流产生。
- 热脱扣压敏电阻TMOV：在压敏电阻本体上集成温度保险丝，失效时能及时断开。
- FUSE+MOV防护解决方案：在压敏电阻回路中串联保险管。
压敏电阻应用案例
实际应用中，可以通过并联多路压敏电阻来增大通流量，也可以在主回路中串联保险管以防止压敏电阻失效时引发的安全问题。