[实用新型]一种用于过压保护的防雷型压敏电阻器

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种用于过压保护的压敏电阻器，尤其指直径介于0～20mm防雷型的圆板型氧化锌压敏电阻器。

背景技术

压敏电阻器是一种以氧化锌为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻元件，在一定温度下，其电阻值随电压的增大而急剧减小，其伏安特性如图5所示。压敏电阻具有瞬态电压抑制的功能，可以对IC及其它设备的电路进行保护，防止因静电放电、浪涌或其它瞬态电流(如雷击)对设备造成的损坏。使用时只需将压敏电阻器并联到需要保护的电路两端，当外界电压瞬间高于某一数值时，压敏电阻器阻值急剧下降，导通了大电流，从而保护电路。当外界电压低于压敏电阻器工作电压值时，压敏电阻器阻值极高，近平开路，不会影响器件或电路设备的正常工作。

压敏电阻器主要性能参数包括：1，非线性系数，在双对数坐标的I-V特性曲线中，击穿区(电阻急剧变小区域)附近曲线的斜率，表达式α＝d(lgI)/d(lgV)。从α的几何意义看，曲线越陡，非线性越强，压敏电阻器对电压的变化越敏感，2，压敏电压，一般来说，一定的几何形状下，电流在1mA时，氧化锌压敏的非线性系数达到最大值，往往取电流1mA时的电压作为压敏电流开始随电压增加陡峭上升的标志电压，称为压敏电压。3，漏电流，被压敏电阻器并联保护的器件、电路和仪器正常工作时，所流过压敏电阻器的电流。4，通流容量，经过较高的浪涌电流冲击后，压敏电压有所下降，把满足压敏电压下降要求的(防雷型压敏一般在10％以内)压敏电阻器所能承受的最大电流(按照规定波形)称为压敏电阻器的通流容量。通流容量越大，压敏所能导通的电流就越大，保护能力越强。超出压敏通流容量的电流将导致压敏电阻器的火效。压敏电压、非线性系数、漏电流统称压敏电阻静态参数，决定了压敏适用的范围和过压响应速度。通流容量决定了压敏电阻的适用上限，与压敏电阻器的使用寿命密切相关。压敏电阻器的失效主要是由于抑制瞬态电压时能量超过通流容量上限(即通流能力不足)，导致压敏电阻因过热而损坏，主要表现为短路或断路。

目前的氧化锌压敏电阻主要以银或铜作为电极，生产过程如下：烧结出主要成分是氧化锌的氧化物基片，在其表面印制金属浆料，烧结浆料使之渗入基片形成电极、经过焊接、绝缘树脂包封等工序后出厂。压敏电阻器通流性能主要受两方面影响：基片性能与电极厚度。一般来说，基片烧结后通流性能已经固定，电极厚度的影响在于是否能完全发挥出基片的通流性能。

压敏电阻器可等效成多个小直径、等厚度的压敏电阻器经导线并联，如图4，在压敏电阻器电极上划出多个上下对应的足够小的区域，每个区域都可等效成一个小的压敏电阻器，每个小压敏电阻器电极同时也起到并联相邻压敏电阻器的作用，此时的电极也相当于导线。电极厚度决定了它等效导线的电阻，电极越薄，电阻越大，等效导线越细，耐电流通过能力越差。在大的瞬时浪涌电流冲击时，电极表面重新分配电压，存在瞬时沿着电极表面由电极与引线接触点向电极边缘传递的电流，与引线接触部位的电极等效导线过细，会出现导线熔毁的情况，与之对应的情况是，在与引线接触部位的电极过薄的情况下，较大的浪涌电流通过时，引线与压敏接触部位的焊点出现发热迁移，并随着温度传导向电极边缘扩散，露出氧化锌基底，在引线周围形成一圈无电极覆盖的区域，此区域外围电极虽然完好，但与引线已不再连通，此时的压敏电阻器正常工作的区域仅限于压敏引线区域中被电极覆盖的部位，压敏电阻器通流能力下降，将在下一次的大浪涌电流冲击下失效。

增加引线接触部位的电极厚度是改善压敏电阻器通流性能的一种选择。但是出于成本考虑，大部分压敏电阻器生产厂家严格控制电极用量，一般直径20mm的压敏电阻器，电极厚度均是微米量级，而且焊接时的温度波动易导致局部焊锡蚀银。最可行的做法是增加压敏电阻器焊锡点的截面积。焊锡点的截面积增加，相当于减小了等效导线的电阻，增加了等效导线的截面面积，增强了电流通过能力。因此，增加压敏电阻器焊锡点的截面积，对改善压敏电阻器通流性能、延长压敏电阻器使用寿命意义重大。

目前，业内使用的直径20mm以下压敏电阻器采用的引线结构如图6所示，是将氧化锌基片夹于两引线夹角中心位置，引线头部呈直线，焊接后，焊锡堆积于引线两侧，沿垂直与引线方向减薄，截面呈三角形。此种引线结构下的焊锡点截面积小，难以达到改善压敏电阻器通流性能的效果。

因此，业内需要一种新型的压敏电阻器来改善或解决上述问题。

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