【技术解读】MOV压敏电阻的关键参数、工作原理及选型指南

MOV即金属氧化物压敏电阻，主要由氧化锌构成并掺杂了多种金属氧化物，通过标准的电子陶瓷生产工艺制备而成，是一种多晶半导体陶瓷元件。其电阻值遵循电压的指数规律变化，展现出如图所示的对称I-V特性。MOV的主要功能是稳定和限制电压，有效抑制异常过电压，并能够释放和吸收由此产生的能量。

图1 压敏电阻的I-V特性

一、主要参数

（1） 压敏电压

指在压敏电阻漏电流为1mA时其两端之间的电压。压敏电压误差一般在±10%之内；误差超过±10%可作为压敏电阻失效的判据。

图2 压敏电阻电气参数表

（2）最大持续工作电压

指压敏电阻能够长期持续承受的最大交/直流工作电压，也就是说当保护线路的最大工作电压低于Vac、Vdc时，压敏电阻处于高阻态状态，相当于断开。压敏电压与最大持续工作点的关系是：Vac=o.63V1ma、Vdc=0.82V1ma。

（3） 最大钳位电压

指给压敏电阻施加标准的8/20us脉冲电流时压敏电阻呈现出的电压。

图3 8/20脉冲电路波形图

（4） Withstanding Surge Curren 承受的最大浪涌电流（通流量）

指在压敏电阻两端施加8/20us脉冲电流一次时，压敏电压的变化在±10%以内的最大脉冲浪涌电流。

（5）Maximum Energy (10/1000μs) 最大能量

指在压敏电阻两端施加10/1000μs脉冲电流时，压敏电压的变化在±10%以内的最大能量。

（6）Rated Power 额定功率

指压敏电阻在规定的环境温度下所能承受的的最大功率。

（7）静态电容值

压敏电阻静态电容值一般较大，一般nF级别，压敏电压越大其电容值就越小。

二、工作原理

当压敏电阻两端所施加的电压达到阈值电压时，其阻值会从MΩ级别骤降至极低水平，此时的漏电流非常微弱，几乎可以被视为开路状态。

然而，当压敏电阻两端的电压进一步升高至超过阈值电压时，其阻值会迅速减小，随着电压的持续增加，阻值可以降低到1Ω以下，此时可视为短路。这种特性使得压敏电阻能够在瞬间将浪涌电流导通并快速泄放，从而有效地保护后续电路免受损害。

值得注意的是，压敏电阻的响应时间通常不超过25纳秒，这意味着它能在极短的时间内对电压突变做出反应，提供即时的保护作用。

图4 压敏电压阻值与施加电压变化关系

三、器件特点

1）响应速度快，一般<25ns；ESD >TVS > MOV 。

2）结电容大，一般nF级别；ESD <TVS < MOV。

3）钳压精度较低，一般±10%；ESD、TVS管都是在±5%。

4）电压范围大，最大可达1800V；ESD <TVS < MOV。

5）MOV一般用于AC输入端；TVS管一般用于低压交/直流线路或低频信号线路；ESD静电管一般用于信号接口或高频信号线路。

四、压敏电阻MOV的选型指南

1. 首先，需确保电路中可能出现的最大电压低于压敏电阻的额定值。对于交流电路，压敏电压（UN）应至少为电路交流有效值（Vac）的2到2.5倍；对于直流电路，UN应至少为直流电压值（Vdc）的1.8到2倍。这样，即使在长期连续工作条件下，压敏电阻也能承受的最大电压（Uc）仍高于电路的最高工作电压，确保安全运行。

2. 基于设计需求和产品规格，选取压敏电阻能承受的最大峰值脉冲电流（IPP）。这一步骤需考虑可能遭遇的最大浪涌电流，确保IPP值大于预计的最大浪涌电流，以提供足够的保护能力。

3. 当压敏电阻通过规定电流时，两端的电压（VC）应低于被保护电路的破坏电压，避免电路损伤。同时，压敏电阻的能量吸收能力（E）与其IPP和VC相关，且取决于浪涌事件的特性和持续时间。

4. 在最大额定浪涌电流下，压敏电阻两端的残余电压若过高，可能损害电路中的其他组件。此外，电容值、漏电流等参数也需符合设计要求。

5. 鉴于压敏电阻的极短响应时间（≤25ns），它能迅速响应过电压，对保护敏感电路至关重要。不过，其性能可能受温度影响，故在极端或温度波动环境中使用时，需予以考虑。

6. 根据电路板布局和空间限制，选择合适的压敏电阻尺寸和封装形式，确保安装兼容性。

7. 选型过程中，查阅制造商提供的数据表，获取更详尽的规格信息和测试条件，以做出更为精确的选择。

8. 若电路中存在高频噪声或需要在信号线路中使用压敏电阻，可能需要额外措施，例如在压敏电阻后并联电容和瞬态电压抑制二极管（TVS管），以处理残留电压问题，确保整体电路的稳定性和可靠性。

通过上述步骤和考虑点，可以系统地选择适合特定电路保护需求的压敏电阻，确保电路的安全性和稳定性。