不宜單獨用電流保險絲來應對壓敏電阻的失效

1 .引言

隨著科技的不斷發展，物質生活的不斷豐富，各式各樣的家用電器已經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方便的同時，也存在著家用電器巨大的安全隱患，我們經常可以在媒體上看到關于各種家用電器的安全問題引發的事故，主要有：火災事故、爆炸事故及廢舊電池等對環境造成污染事故等。引起火災事故的發生又多與壓敏電阻失效后未能及時脫離電路，造成系統電源不同程度的短路有關，本文主要淺述單獨采用過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，在一定電場下，晶界導電由熱電子發射傳導瞬間轉變為電子隧道傳導，其電阻值隨著電壓的增大而急劇減小，具有優異的非線性伏安特性，那么，當家用電器所接的電源中存在過電壓時，MOV 晶界電子隧道效應抑制過電壓峰值增長，吸收部分過電壓能量，從而起到防護作用，MOV 具有高通流容量，低殘壓，無續流且成本較低等優點，已被首選使用在家用電器的電源入口作為過電壓保護元件。

MOV 具有很高的瞬時(納秒級或微妙級)過電壓抑制能力，但在暫時(毫秒級或秒級)過電壓、過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，一種為開路模式，該模式主要發生在MOV 流過遠遠超出自身能夠承受的浪涌電流時，表征為MOV 本體炸裂，但這種模式不會引起燃燒現象，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過電壓破壞兩種類型：

a、老化失效，這是指電阻體的低阻線性化逐步加劇，漏電流惡性增加且集中流入薄弱點，薄弱點材料融化，形成1kΩ 左右的短路孔后，電源繼續推動一個較大的電流灌入短路點，形成高熱而起火。研究結果表明， 若壓敏電阻存在著制造缺陷，易發生早期失效， 強度不大的電沖擊的多次作用，也會加速老化過程，使老化失效提早出現;

b、暫態過電壓破壞，這是指較強的暫態過電壓使電阻體穿孔，導致更大的電流而高熱起火，整個過程在較短時間內發生。

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生火災事故，以下是MOV在不同過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，見表1