【经验】压敏电阻应用浪涌测试使得后续元器件失效的解决方案

时间： 2022-05-19 来源：南方宏明

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本文南方宏明将介绍压敏电阻应用浪涌测试使得后续元器件失效的解决方案，供各位工程师参考及使用。

一、压敏电阻器设计原理

1、瓷粉电压梯度决定芯片厚度，电压梯度由瓷粉配方决定，常用电压梯度：

10-30V/mm
40V-60V/mm
90-110V/mm
130-150V/mm
180-200V/mm
220-260V/mm

同一个规格用不同梯度的瓷粉制造出来的芯片厚度存在差异，例：471K，压敏电压470V。

（1）选择200V/mm来设计，其瓷体厚度为2.35mm；

（2）选择240V/mm来设计，其瓷体厚度为1.96mm；

2、银面直径越大、银层厚度越厚，抗浪涌能力越强；

常用产品直径：5mm、7mm、10mm、14mm、20mm

产品外观及结构：

内部微观结构：

微观结构中包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层，其中氧化锌晶粒中掺有施主杂质而呈N型半导体，晶界物质中海油大量金属氧化物形成肖特基势垒，整个陶瓷就是由许多背靠背肖特基势垒串并联的组合体。

作用：

防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等。

二、生产工艺流程介绍

三、压敏电阻器-主要参数

主要参数有：标称电压、漏电流、非线性系数α 、压比、最大限制电压、通流容量、残压、能量耐量、电压温度系数、绝缘电阻、静态电容等。

标称电压即压敏电压：指通过1mA直流电流时，压敏电阻器两端的电压值，用V_1mA表示；

漏电流：在25℃或规定的其他温度下，施加最大直流电压时，通过压敏电阻器的电流；一般要求V_1mA≥82V漏电流＜20μA，V_1mA＜82V漏电流＜40μA；

非线性系数α：α的数值越大限压特性越好。

一般要求：

V1mA≥82V，α≥40，

V1mA＜82V，α≥20 ；

压比（RV）：V_1mA/ V_0.1mA，它的比值一般在“1.08”以下

α与压比的关系：α=1/lgRV

最大限制电压：在规定的冲击电流Ip（8/20μs）通过压敏电阻时两端所产生的电压。

通流容量：即脉冲峰值电流，仅用8/20μs波形；

残压：在脉冲峰值电流通过压敏电阻时两端所产生的电压。

易混淆区：

脉冲峰值电流Ip：单次或两次，间隔时间60S，仅用8/20μs波形；（单方向）

脉冲寿命In：十次，间隔时间60S，适用波形：8/20μs，10/1000μs，2mS。（单方向）

能量耐量：压敏电阻所吸收的能量；

通常按下式计算W=kIVT(J)，其中

I--流过压敏电阻的峰值电流；

V--在电流I流过压敏电阻时压敏电阻两端的电压；

T--电流持续时间

k--电流I的波形系数。

对：

2ms的方波k=1，

8/20μs波k=1.4，

10/1000μsk=1.4。

组合波（复合波）

开路电压波形：1.2/50μs

短路电流波形：8/20μs，虚拟阻抗：2Ω；

1.2/50μs波形

前沿时间：

T1=1.2μs±30%

半峰时间：

T2=50μs±20%

组合波常见要求：4KV/2KA，6KV/3KA，10KV/5KA

虚拟阻抗2Ω，电流为电压的一半。

IEC要求：施加工频电压，0,90,180,270四个相位角正反各5次，共计40次。

压敏电阻器代码释义

例： ZVR10D471KL8B7A0

ZVR——产品型号

10 ——产品尺寸

D——产品类别

471——压敏电压

K ——精度等级

L——引线形状

8 ——引线直径

B ——引线长度

7——引线间距

A0——管理代码

缺省代码补充

特点：

1、通流容量大

2、限制电压低

3、响应速度快

4、无续流

5、对称的伏安特性（即产品无极性）

6、电压温度系数低

压敏电阻器是一种无极性过电压保护元件，无论是交流还是直流电路，在线路中主要起抑制浪涌过电压的作用，只需将压敏电阻器与被保护电器设备或元器件并联即可达到保护设备的目的。

四、应用浪涌测试的解决方案

故障现象：客户选用10D621K规格，在进行雷击测试时，整流桥、MOS管击穿，而压敏电阻器没有损坏。

根本原因：低成本原因导致主动器件内部晶元尺寸减小，抗雪崩能量耐受能力低，雷击时打到饱和状态，导通热击穿。

解决方案：

1、选型改善：改用10D561K或10D511K，因为压敏电压越大，相应的残压就会越大，超过了后续元件的耐压水平，所以需要降电压规格选用。

2、设计改善：改用低压敏电压梯度材料，适当降低残压值。

五、应用场景示例

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ZVR 压敏电阻器(Zinc oxide varistors)

本资料介绍了氧化锌压敏电阻器的特性、应用标准和产品型号。内容包括电压范围、工作温度、存储温度、适用标准、产品尺寸、内部管理代码、引线间距、引线长度、包装方法、压敏电压允许偏差、脚型规格等详细信息。

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2021/11/29 - 数据手册代理服务技术支持采购服务

瓷介电容器、压敏电阻器、热敏电阻器 GB/T 19001-2016 idt ISO 9001:2015 (CEPREI) 质量管理体系认证证书 (01222Q30458R8M)

广东南方宏明电子科技股份有限公司，统一社会信用代码：91441900618118983A，注册地址：东莞市望牛墩镇牛顿工业园，已按照GB/T 19001-2016 idt ISO 9001:2015标准建立并实施了质量管理体系。该体系适用于瓷介电容器、压敏电阻器、热敏电阻器的设计、开发、生产和售后服务。证书有效期为2022年6月29日至2025年6月28日。

南方宏明 - 瓷介电容器,压敏电阻器,热敏电阻器

2022.06.29 - 测试报告代理服务技术支持采购服务

国家专精特新“小巨人”企业——广东南方宏明携瓷介电容器、压敏电阻器等参加深圳电子元器件及物料采购展览会

公司成立于1988年，位于东莞市望牛墩镇，建有项目齐全的可靠性实验室及省级电子陶瓷工程技术研究开发中心，是国家高新技术企业、国家专精特新“小巨人”企业。公司专业生产销售军用及民用圆片瓷介电容器、压敏电阻器、热敏电阻器、贴片Y电容器、贴片压敏电阻器及独石电容器等产品。

2023-10-20 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

【技术】压敏电阻在电路设计中需要了解的参数

压敏电阻常并联在电路中，当电阻两端电压发生变化时电阻短路将电流保险丝熔断，保护整个电路。压敏电阻的作用是电源过压保护和稳压，本文南方宏明将介绍压敏电阻在电路设计中需要了解的参数。

2021-12-09 - 技术探讨代理服务技术支持采购服务

瓷介电容器、压敏电阻器、热敏电阻器 GB/T 24001-2016/ ISO 14001:2015 (CEPREI) 环境管理体系认证证书 (01222E20878R2M)

南方宏明 - 瓷介电容器,压敏电阻器,热敏电阻器

2022.11.01 - 测试报告代理服务技术支持采购服务

【产品】符合UL1449标准的氧化锌压敏电阻器ZVR，适用于电子电器设备的瞬时过电压保护和浪涌吸收

南方宏明推出的ZVR系列氧化锌压敏电阻器广泛应用于电子电器设备的瞬时过电压保护和浪涌吸收，符合UL1449标准，可在-40℃到125℃的环境下正常工作。

2022-01-14 - 新产品代理服务技术支持采购服务

ZVR 10D压敏电阻器 TYPE ZVR 10D ZINC OXIDE VARISTOR

南方宏明 - 压敏电阻器,氧化锌压敏电阻,ZINC OXIDE VARISTOR,ZVR10D680,ZVR10D361,ZVR10D180,ZVR10D181,ZVR10D751,ZVR10D511,ZVR10D330,ZVR10D331,ZVR10D431,ZVR10D112,ZVR,ZVR10D911,ZVR10D270,ZVR10D391,ZVR10D271,ZVR10D470,ZVR10D151,ZVR10D471,ZVR07D471KL635A0,ZVR10D390,ZVR10D201,ZVR10D102,ZVR10D301,ZVR10D621,ZVR10D820,ZVR10D560,ZVR10D241,ZVR10D681,ZVR10D220,ZVR10D121,ZVR10D561,ZVR10D781,ZVR10D221,ZVR10D101,ZVR10D821

2016/6/16 - 数据手册代理服务技术支持采购服务