关于大通流量SPD用压敏电阻器的讨论

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引言
氧化锌压敏电阻器（以下称“MOV电阻片”）是电涌保护器（SPD）的核心元件。电源系统防雷和过电压保护用的C级和B级SPD，它们对于8/20冲击电流的通流量指标，大体在（10—150）KA范围内。MOV电阻片实现这一要求的技术途径有两个：一是采用大面积的单个电阻片（以下称“单片法”），另一种是采用多个小尺寸电阻片的并联组合（以下称“并联法”）。两种方法各有什么优缺点，它们各自的适用范围是什么，目前存在着较大的争议，本文提出笔者的看法，盼望得到同行们的指教。
MOV电阻片的通流能力
1, MOV电阻片通流能力的表示方法
在实际工作中，MOV电阻片的通流能力，可以用规定冲击次数（N）条件下所能承受的最大冲击电流峰值（IP）来衡量，或者相反，用规定的最大冲击电流峰值（IP）条件下所能承受的最多冲击次数（N）来表示，同时还必须明确具体的试验条件，否则，IP和N就没有统一的比较基准。这些试验条件包括：
（1）冲击电流的波形。在没有特指的情况下，一般是指8/20电流波。
（2）失效判据。压敏电阻行业，通常以压敏电压下降≥10%作为失效，而在SP
中则以出现热失控来判定失效。 当然，若冲击电流作用中或作用后有结构
性破坏，发生飞弧，也应判定为失效。
（3）若是多次冲击，则应规定相邻两次冲击间的时间间隔，以及各次冲击电流
流过试样的方向。
（4）在施加冲击电流的同时，是否还要加连续工作电压，以及当连续工作电压
为交流的情况下，冲击电流的施加时刻与交流电压的相位关系。..
2, 通流密度J（A/cm²）
   在MOV电阻片的研究中,常用通流密度J（A/cm²）来衡量通流能力,于是一
只电极面积为A（cm²）的电阻片的最大冲击电流峰值IP可表示为：
              IP = J .A                                       （1）
这个简单的公式告诉我们，要提高IP，，可从提高通流密度J和加大电阻片面积两
个方面入手，下面先讨论通流密度J。
在一定的试验条件下，MOV电阻片的J值取决于制造水平和产品设计。
                      ..
在不少人中有一种片面的理解，就是把通流密度J与陶瓷电阻体的能量密度等同起来，实际上，MOV电阻片的J值，是由陶瓷电阻体的能量密度和电极层共同决定的。这里所说的电极层，又包含了从引线（或引片）到银电极层的流散
电阻，银电极层本身的电阻，以及银电极层与陶瓷电阻体的接触电阻这样三个层次。也就是说，冲击电流从MOV电阻片的一个电极流入，从另一个电极流出的
过程中，要经过流入面的三个层次，然后到陶瓷体，再穿过流出面的三个层次。这七个环节中的任何一个，都可能成为制约整个MOV电阻片通流量的瓶颈。正
是因为这样，同一个陶瓷体，电极设计不同，通流密度J就不同。例如同样一个直径20mm的压敏陶瓷体，用4探针法测得的银电极的面电阻为（5-6）mΩ/方时，其通流密度J大体为3KA/cm²，（3-4）mΩ/方时，J可提升到5KA/cm²。
压敏陶瓷体的J值的高低，主要由瓷料配方的正确性和内部微观结构的均匀性所决定。微观结构匀质性不好的陶瓷体，其各部位的阻抗的差别就大，而电流总是向阻抗小的路径集中，这种电流集中现象当冲击电流的波宽小于几十微秒时，往往使陶瓷体发生崩裂，而当冲击电流的波宽大于百微秒级时，常常使陶瓷体穿孔。
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