氧化鋅壓敏電阻器的性能

氧化鋅壓敏電阻器是一種以氧化鋅為主體、添加多種金屬氧化物、經(jīng)典型的電子陶瓷工藝制成的多晶半導體陶瓷元件。由于其獨特的晶界結構，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。

當存在過(guò)電壓時(shí)，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，從而起到對線(xiàn)路或設備的防護作用。但是，不論壓敏電阻器應用在電力線(xiàn)路或電子線(xiàn)路,若各種類(lèi)型的過(guò)電壓頻繁出現,則壓敏電阻器就會(huì )頻繁動(dòng)作以抑制過(guò)電壓幅值和吸收釋放浪涌能量，保護電氣設備及元器件,這勢必會(huì )導致壓敏電阻器的性能劣化乃至失效。

壓敏電阻器的失效方式有3種:

（1）劣化，表現為漏電流增大,壓敏電壓顯著(zhù)下降,直至為零;
（2）炸裂，若過(guò)電壓引起的浪涌能量太大,超過(guò)了所選用的壓敏電阻器極限承受能力,則壓敏電阻器在抑制過(guò)電壓時(shí)將會(huì )發(fā)生陶瓷炸裂現象;
（3）穿孔，若過(guò)電壓峰值特別高,導致壓敏電阻器陶瓷瞬間發(fā)生電擊穿,表現為穿孔。

其中，在進(jìn)行分級防雷保護前提下，壓敏電阻器的失效模式絕大部分表現為劣化和穿孔（即短路），因此，在使用壓敏電阻器時(shí)，必須與之串聯(lián)一個(gè)合適的斷路器或保險絲，避免電路短路引起事故。

目前，國際上流行的過(guò)電壓保護器就是將壓敏電阻器與限流、過(guò)流和劣化告警裝置有機地組合在一起，它除了具有過(guò)電壓保護功能外，還具有防止自身劣化、導致電路短路的功能。

氧化鋅壓敏電阻器與過(guò)電壓保護器的應用

雷電是一種強電磁波，它會(huì )在載流導體中產(chǎn)生瞬間感應過(guò)電壓。除防護直擊雷電之外，更重要的是防護雷電感應過(guò)電壓。實(shí)際上，雷電對電氣設備的破壞主要來(lái)自感應過(guò)電壓。因此，對感應過(guò)電壓的防護已成為人們著(zhù)重研究的課題。如已發(fā)布了建筑物和電氣設備內部防雷即感應過(guò)電壓防護的國家標準和IEC標準。通常，雷電波是通過(guò)電源線(xiàn)、信號傳輸線(xiàn)和空間交變電磁場(chǎng)感應到線(xiàn)路和電氣設備中，對線(xiàn)路和電氣設備的保護應從電源系統的防雷、信號系統的防雷和空間屏蔽3方面進(jìn)行。

電源系統的過(guò)電壓防護

依據線(xiàn)路絕緣結構理論及IEC61312、IEC664-1、IEC61643、GB50097-1994（2000年版）等標準，對建筑物和電氣設備（如第三類(lèi)防雷建筑物）進(jìn)行感應過(guò)電壓防護的絕緣結構，如圖1所示。


從圖1可以看出，在220V/380V線(xiàn)路中的每一區域，都應該在其前面并聯(lián)氧化鋅壓敏電阻器或過(guò)電壓保護器，雷電感應過(guò)電壓能量將通過(guò)逐級的防雷器件吸收和釋放到大地中，達到保護線(xiàn)路和設備免受雷電破壞的目的；雖然應用于Ⅳ、Ⅲ區域的過(guò)電壓保護器具有自身劣化斷開(kāi)電源的功能，但考慮到不同的接地狀況，還應與過(guò)電壓保護器串聯(lián)合適的熔斷器或空氣開(kāi)關(guān).

信號線(xiàn)的過(guò)電壓防護

隨著(zhù)信息技術(shù)的高速發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò )、數據網(wǎng)絡(luò )和計算機網(wǎng)絡(luò )系統中的重要設備更易被雷電感應過(guò)電壓破壞，因此數據信號線(xiàn)路的過(guò)電壓防護迫在眉睫，隨之產(chǎn)生了由線(xiàn)路結構決定的計算機串口、數據線(xiàn)和同軸電纜專(zhuān)用的過(guò)電壓保護器。這些防護元件一般由三極放電管與快速嵌位二極管相結合的兩級保護組成，額定脈沖電流大于5kA（8μs/20μs），響應時(shí)間小于1ns，具有很低的工作電壓、很高的使用頻率和傳速頻率、很低的插入損耗。

設備的電磁屏蔽

空間電磁場(chǎng)會(huì )對其附近一定空間內的電源設備和信號數據線(xiàn)路及其元器件產(chǎn)生破壞，目前只能通過(guò)對設備和線(xiàn)路按各自的防雷區施行多級屏蔽及屏蔽層良好接地的方法來(lái)避免此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。但是，感應過(guò)電壓防護效果與設計方案、施工質(zhì)量及成本費用有極大關(guān)系，很難達到理想的屏蔽效果。因此對雷電感應過(guò)電壓的防護主要集中在電源線(xiàn)和信號線(xiàn)系統，特別是在信號數據線(xiàn)路中使用的過(guò)電壓保護器應該具有電磁屏蔽功能。