金属氧化物压敏电阻（MOV）是一种电压浪涌保护器件

PCB和电子产品是我们生活和日常活动的重要组成部分。不幸的是，电压尖峰可能由于多种原因而发生，并对电子系统造成损坏。但是，您可以使用金属氧化物压敏电阻来保护电路。这些压敏电阻并不新鲜，因为它们可以追溯到 70 年代初，并已成为保护电路的首选方法。

MOV 非常适合各种应用，尤其是在电路板。这是您需要了解的有关此电子组件的所有信息。  

 什么是金属氧化物压敏电阻？

简单来说，金属氧化物压敏电阻是一种可变电阻，但有轻微的扭曲。与电位器不同，它可以根据输入电压改变电阻。电压升高会降低电阻，而电压降低会提高电阻。  

金属氧化物压敏电阻

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凭借这种电气特性，压敏电阻在电路保护技术中派上用场。  

MOV是如何工作的？

金属氧化物压敏电阻的电压变化范围很广，范围从大约 10V 到超过 1,000 伏交流或直流。因此，如果您知道电源电压，选择或构建一个会更容易。

例如，如果电源电压为 120V，则选择具有稍高 RMS 电压（如 130V）的硅或金属氧化物压敏电阻。如果电源为 230V，则选择 RMS 值为 260V 的压敏电阻。  

电路板上的金属氧化物压敏电阻

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除了电源电压，了解瞬态功率脉冲和源阻抗也很重要。由于电源特性未知，因此为进线和相载瞬变选择正确的 MOV 具有挑战性。因此，针对尖峰和电源瞬变的电路保护的 MOV 选择通常是有根据的猜测。

然而，在处理电流时，压敏电阻所能承受的最大浪涌取决于脉冲重复次数和瞬态脉冲宽度。

您可以对瞬态脉冲宽度做出假设，通常测量 20 - 50 微秒长。

也就是说，如果峰值脉冲电流额定值不足，压敏电阻可能会过热。因此，它必须迅速消散吸收的瞬态脉冲能量并恢复到其脉冲前状态，以防止灾难性故障。  

MOV建设

金属氧化物压敏电阻包含一个主要成分：金属氧化物陶瓷粉末。最常用的压敏电阻材料是氧化锌（ZnO 晶粒），但钴、铋和锰的氧化物也可以使用。  

金属氧化物压敏电阻结构

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两个金属电极将 ZnO 晶粒固定在适当的位置，每个晶粒与相邻晶粒形成一个二极管结。因此，MOV 就像串联的背靠背二极管对。

电极上的小电压会导致反向漏电流，但大电压会削弱并击穿二极管边界结。这个问题是由雪崩击穿和电子隧穿引起的。

也就是说，压敏电阻仅在连接引线处的电压超过阈值电压时才开始导通。因此，如果您想要高电压等级，您应该将它们串联起来。但是，如果您更喜欢更有效的能量处理能力，请同时加入它们。  

MOV的电气特性

要了解 MOV 的特性，您需要了解其电气特性，包括以下内容：  

静态电阻

当您绘制 MOV 电压与电阻的关系图时，电阻在标准电压处达到峰值。但是，随着电压的升高，电阻会降低。  

静态电阻曲线

该图很重要，因为它可以帮助您了解不同电压下 MOV 中的电阻值。  

六、特点

根据欧姆定律，线性电阻的 VI 特性是一条直线。但是使用压敏电阻，它会形成两条对称的双向曲线。该曲线类似于两个背靠背齐纳二极管的属性。  

不导通时，压敏电阻器件具有高电阻，并将该电阻保持在 200V 左右。但是，如果电压范围为 200-250V，则电阻会降低，从而允许电流流过器件。这个小电流在图表上形成了轻微的曲线。

然而，一旦电压超过 250V（额定/钳位电压），压敏电阻器件会提供更好的导电性，允许大约 1mA 的电流流过。

如果瞬态电压尖峰等于或超过钳位电压，则 MOV 的电阻会显着降低。此时，半导体材料的雪崩效应有效地将压敏电阻变成了导体。  

MOV的电容

由于 MOV 有两个电极，它充当电介质并产生电容器的效果。电容值取决于面积，而面积与厚度成反比。

也就是说，允许的压敏电阻电容在直流电路中不是问题，因为它保持不变，直到器件的工作直流电压范围等于钳位电压。

然而，对于交流电路，电容可能会影响整体电阻，从而导致漏电流。由于 MOV 与受保护设备并联，因此电阻会随着频率的升高而降低。这种情况会增加泄漏电流，从而在 VI 曲线中创建一个不导电的泄漏区域。

您可以使用以下公式计算 MOV 的电抗值：

Xc = 1/2πfC

Xc 是电容电阻，f 是交流频率，  

MOV 性能

熔断器和断路器也是保护装置，但它们的工作机制类似于 MOV。压敏电阻是非线性和电压相关的，它们的电阻会根据电源自动变化。

保险丝

压敏电阻提供几乎完全的灾难性故障保护，Littelfuse 压敏电阻等设备提供最广泛的电路保护。但是，如果它所抑制的电压过高，该器件可能会遭受永久性损坏。  

断路器

由于即使是小的尖峰也会造成轻微的损坏，因此设备会随着时间的推移而变慢，制造商通常会通过图表来解释设备的使用寿命。

能量等级也会影响压敏电阻的使用寿命。高能量等级会改变器件可以处理的瞬态脉冲，从而在每次短暂击穿时提高钳位电压。

您可以通过并行链接多个 MOV 来提高性能。此外，您可以通过改变元件引线电感和安装设计来干扰响应时间。

值得注意的是，金属氧化物压敏电阻可以在正向和反向偏压下工作。  

MOV规格

在挑选金属氧化物压敏电阻之前，您需要了解它的参数，包括以下内容：  

最大压敏电阻工作电压

也称为稳态直流电压，该电压是泄漏电流低于规定值的电压。  

钳位电压

指压敏电阻开始导通同时消散浪涌电流时的电压。  

浪涌电流

浪涌电流是设备可以处理而不会造成任何损坏的峰值电流，制造商通常将其表示为给定时间内的电流。  

压敏电阻

浪涌转移

瞬态电压尖峰后的电压变化是浪涌偏移。  

能量吸收

指压敏电阻在指定时间段内可以耗散的最大能量。标准瞬态 x/y 表示该能量，其中 x 是瞬态上升，而 y 是达到半峰值的时间。您可以通过使用特定值为受控电路中的设备供电来确定该值。

响应时间

在尖峰之后，MOV 开始导通所需的时间是响应时间（通常为 100nS）。  

最大交流电压

也称为最大 RMS 线电压，该值通常高于实际 RMS 线电压。峰值电压和压敏电压不应重叠，因为它们可能会缩短电子元件的使用寿命。  

漏电流

最后，当工作在钳位电压以下且电路中没有浪涌时，漏电流会流过压敏电阻。  

如何在您的电路中使用 MOV？

在大多数情况下，MOV 与电路中并联的保险丝并排放置，如下所示：  

一个并联的MOV

当没有电压尖峰时，MOV 器件中的电阻会非常高，因此不会有电流流过它。相反，所有这些都流入电路。

然而，超过交流电压范围的尖峰会立即出现在 MOV 上，因为它与电源并联。这种浪涌会降低 MOV 中的电阻值，从而允许电流通过。

由于电阻急剧下降，流过 MOV 的电流变得非常高，看起来像短路。这种流动会烧断连接的保险丝并切断电路的电源。

然而，电压尖峰通常不会持续足够长的时间来烧断保险丝，因此电路无需更换保险丝即可恢复正常运行。

但是每个电压尖峰都会在压敏电阻上留下一个标记，因此灾难性的 MOV 故障意味着它必须经历多次浪涌。  

MOV保护电路设计技巧

PCB电路设计时，请使用以下提示。

1. 确定将在压敏电阻上运行的连续工作电压。请记住选择最大 AC/DC 电压匹配或超过施加电压的 MOV。理想情况下，它应该比线路电压高 10-15%。但是，如果您想尽可能减少泄漏，请使用具有高工作电压的压敏电阻。

2. 确定 MOV 器件在浪涌事件中的能量吸收。选择一个在浪涌期间耗散更多能量的压敏电阻，相当于或略高于电路中所需的能量耗散性能。

3. 此外，确定通过压敏电阻的浪涌电流。最好选择浪涌电流额定值等于或超过电路中可能出现的任何尖峰所需电流额定值的压敏电阻。

电路板上的 MOV

1. 同样，确定电路所需的功耗，然后选择具有相同或更高额定功率的 MOV。

2. 在处理能量、浪涌和电流额定值时，最好选择具有最高额定值的压敏电阻。如果没有，请确保它们超出您在电路中的预期。

3. 最后，选择能够提供所需钳位电压的 MOV。您可以根据尖峰期间输入/输出允许的最大电压值来确定此值。

MOV的应用

压敏电阻的应用包括：

• 过压保护、电压尖峰保护、线对线保护、弧形保护和开关保护

• 保护设备免受故障

• 防止开关器件故障，例如晶体管、MOSFET和晶闸管桥

功率MOSFET

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• 普通电子设备的浪涌保护，如mp3播放器、数码相机等。

• 保护工业电力系统、数据系统、交直流线路等。

• 用于适配器和条带

概括

总之，MOV 具有独特的电气特性，使其对电子设备至关重要。它是一个简单的组件，几乎没有压敏电阻材料，但在防止交流电压浪涌方面非常方便。如果您对此设备有任何疑问，请联系我们。