金属氧化物压敏电阻 （MOV） 概述：工作和应用

1. 引言

通常可以在任何电源电路的交流输入侧发现的蓝色或橙色圆形部件是金属氧化物压敏电阻或MOV。可以将金属氧化物压敏电阻视为另一种形式的可变电阻器，它可以根据施加在其两端的电压来改变其电阻。当大电流通过MOV时，它会降低其电阻值并起到短路的作用。因此，为了保护电路免受高压尖峰的影响，MOV 通常与保险丝结合使用。在这篇文章中，我们将详细了解如何使用 MOV 以及如何使用它来保护您的电路免受设计中的电压尖峰的影响。我们还将了解 MOV 的电气特性以及如何根据您的设计要求选择 MOV，所以让我们开始吧。

2. MOV的定义

MOV 只是一个可变电阻器，但与电位器不同，MOV 可以根据施加的电压调整其电阻。如果电阻两端的电压增加，电阻会减小，反之亦然。这种特性有助于保护电路免受高压浪涌的影响，因此它们通常在电子网络中用作电涌保护器。基本 MOV 如下图所示。

3. MOV的工作原理

MOV 电阻在正常工作条件下会很强，它们会消耗很少的电流，但是当网络中出现尖峰时，电压会增加到拐点或钳位电压以上，它们会消耗更多的电流，消散浪涌并保护设备。

MOV 只能用于防御短浪涌，它们无法应对长时间的浪涌。如果 MOV 暴露在反复的浪涌中，它们的性能会略微下降。每当它们遇到浪涌时，钳位电压就会略微下降，这也可能导致它们在一段时间后被破坏。MOV 通常与热开关/保险丝串联，如果消耗大电流，可能会触发该开关/保险丝以防止这些类型的风险。让我们更多地讨论电路中的MOV是如何工作的。

4. MOV在电路中的使用

与要覆盖的电路平行，MOV 又名压敏电阻与保险丝一起广泛使用。下图说明了如何在电子电路中使用 MOV。

当电压低于额定限值时，MOV的电阻会非常高，然后所有电流都流过电路，没有电流流过MOV。但是，当主电压中出现电压尖峰时，当它与交流电源平行时，它会直接出现在 MOV 上。MOV电阻值将被这个高电压降低到一个非常低的值，使其看起来像一个短的值。

这迫使大电流流过MOV，这将使保险丝爆裂并将电路与电源电压隔离。在电压浪涌期间，有缺陷的高电压会很快恢复到正常值，在这种情况下，电流的长度不会高到足以使保险丝爆裂，当电压变为正常时，电路恢复正常工作。但是，每次观察到尖峰时，MOV 都会通过缩短自身并每次用大电流损坏自身来短暂断开电路。但是，如果您发现任何电源电路中的 MOV 损坏，则可能是因为电路中有几个电压尖峰。

5. MOV的构建

金属氧化物压敏电阻是一种电压依赖型电阻器，由金属氧化物陶瓷粉末（如氧化锌）和其他一些金属氧化物（如钴氧化物、锰、铋等）制成。MOV 由大约 90% 的氧化锌和少量的其他金属氧化物组成。在称为电极的两块金属板之间，金属氧化物的陶瓷粉末保持完好无损。

每个相邻之间的二极管结是由金属氧化物颗粒产生的。因此，MOV是大量的串联二极管。当您向电极添加小电压时，通过结部会产生反向泄漏电流。产生的电流最初很小，但由于电子隧穿和雪崩击穿，当对 MOV 施加高压时，二极管边界结会击穿。

当通过连接引线施加特定电压时，MOV 压敏电阻开始导通，并在电压低于阈值电压时停止导通。MOV 有不同的格式，例如磁盘格式、带轴向引线、块和螺钉端子的设备以及带径向引线的设备。为了增加功率处理能力，MOV 应始终并联，如果您想获得更高的额定电压，则应将其串联起来。

6. MOV的电气特性

为了更好地理解MOV的特性，让我们看一下MOV的各种电气特性。

• 静电电阻

MOV静态电阻曲线用X轴MOV的电阻值和Y轴电压值绘制。

上面的曲线是MOV的电压和电阻曲线;电阻在标准电压下达到最高，但压敏电阻的电阻随着电压的升高而减小。该曲线可用于了解 MOV 中不同电压水平下的电阻量。

**• V-I 特性 **

根据欧姆定律，线性电阻的V-I 特性曲线始终是一条直线，但就可变电阻而言，我们不能假设相同。

MOV可以在两个方向上工作，因此它具有双向对称的特性。该曲线看起来与两个背靠背连接的齐纳二极管的特征曲线相同。当MOV不工作时，曲线呈线性关系，其中流过压敏电阻的电流几乎为零，在一定电压（例如0-200V）下具有高电阻。当我们在 200-250V 范围内增加施加的电压时，电阻会降低，压敏电阻开始导通，一些电流微安开始流动，这对曲线没有太大影响。

当上升电压超过额定电压或钳位电压（250V）时，压敏电阻就会变得导电性强，大约1mA的电流开始流过压敏电阻。当压敏电阻两端的瞬态电压等于或大于钳位电压时，压敏电阻的电阻会变小，由于半导体材料的雪崩效应，压敏电阻会变成导体。

• MOV电容

正如我们已经认识到的那样，MOV 由两个电极构成，它作为介电介质运行，并具有电容器效应，如果不考虑，可能会影响系统的功能。根据与其厚度成反比的区域，每个半导体压敏电阻都将有一个电容值。

对于直流电路，电容值没什么大不了的，因为在器件的电压超过钳位电压之前，电容几乎保持不变。当电压超过钳位电压时，压敏电阻开始正常工作时不会产生电容效应。

当涉及到交流电路时，MOV 的电容可能会影响 MOV 的整体体电阻，从而导致漏电流。压敏电阻的漏电阻随着频率的增加而迅速降低，因为压敏电阻与要覆盖的系统平行连接。MOV电抗值可以使用以下公式确定

Xc=1/2πfC

其中Xc 是容抗，交流电源频率为 f。如上述V-I特性曲线的非导电泄漏区域所示，如果频率增加，泄漏电流也会增加。

7. 如何保护正确的 MOV

要为您的设备选择合适的单元，您应该了解MOV 的不同数量的参数。MOV 规范取决于以下信息：

• 最大工作电压：这是典型漏电流低于您指定值的直流稳态电压。

• 箝位电压：它是浪涌电流开始由 MOV 传导和消散的电压。

• 浪涌电流：它是在不对设备造成任何伤害的情况下可以提供给设备的最大峰值电流;它通常以“当前”表示给定时间。制造商建议在发生浪涌电流事件时移除系统，尽管该设备可以处理浪涌电流。

• 浪涌位移：如果系统出现尖峰，额定钳位电压降低，浪涌位移称为浪涌后电压的变化。

• 能量吸收：在特定波形的给定峰值脉冲周期内，MOV 在浪涌期间可以耗散的最大能量。您可以通过在特定稳压电路内运行具有唯一值的所有器件来评估此值。在标准瞬态 x/y 中，能量通常表示，其中 x 是瞬态上升，y 是达到其半峰值的时间。

• 响应时间：这是压敏电阻在浪涌发生后开始导通的时间，在某些情况下没有确切的响应时间。标准响应时间始终设置为 100nS。

• 最大交流电压：它是压敏电阻可以恒定给出的最大 RMS 线电压，最大 RMS 值应选择略高于实际 RMS 线电压。正弦波的峰值电压不应与最小压敏电阻重叠，如果重叠，可能会缩短元件的寿命。在产品描述本身中，制造商可以定义我们可以提供给系统的最大交流电压。

• 漏电流：当压敏电阻工作在钳位电压以下时，它是压敏电阻在网络中没有浪涌时消耗的电流量。在给定的工作电压下，整个系统的漏电流通常被定义。

8. MOV的应用

MOV 可用于保护不同类型的设备免受各种类型的故障的影响。它们可用于 AC/DC 电路中的单相线对线保护和单相线对线和线对地保护。它们可用于电机操作设备，用于晶体管、MOSFET 或晶闸管中的半导体开关保护和接触电弧保护。

MOV 可用于任何在实施时可能出现浪涌或电压尖峰的电路中。MOV 通常用于浪涌保护适配器和条带、市电连接电源、电话和其他接触线、工业高能交流线路保护、数据或电力网络、一般电子设备保护，如手机、数码相机、数字个人助理、MP3 播放器和笔记本电脑。

在某些情况下，还使用MOV，例如用于调制、检测和频率转换的微波混频器，这些都不是最常见的MOV应用。

9. MOV保护电路

现在我们已经讨论了什么是MOV以及它如何用于保护电路免受电压尖峰的影响，让我们用一些设计技巧来结束本文，这些技巧在设计电路时很有用。

您必须选择具有最高交流或直流电压的压敏电阻，该电压与施加的电压相匹配或略高于施加的电压。选择MOV的第一步是确定通过压敏电阻给出的连续工作电压。选择最大额定电压比实际线路电压高 10-15% 的压敏电阻是正常的，因为电源线通常具有电压变化容差容限。在某些情况下，如果您希望在安全级别最低的情况下实现极低的漏电流，则可以使用具有更高工作电压的压敏电阻。该比率将包含在其电压值中。

• 找出压敏电阻在发生波浪时消耗的能量。这可以通过使用压敏电阻在环境浪涌期间的所有绝对最大负载和数据表中给出的要求来计算。您可以选择能够耗散更多能量的压敏电阻，该能量等于或略大于电路在浪涌期间可以产生的能量耗散。

• 使用压敏电阻测量峰值瞬态电流或浪涌电流。为确保其正常工作，应选择浪涌电流额定值等于或略大于电路将引起的事件所需的额定电流的压敏电阻。

• 您还可以确定所需的功率耗散，并选择额定功率等于或最好超过电路可以产生的事件所需的功率处理能力的压敏电阻。与上述所有属性类似。

• 如果您不确定案件的因素，谨慎的做法是选择具有更高强度、浪涌电流和额定能量的系统。功率、浪涌电流和能量额定值的选择方式通常大于预测事件。

• 选择能够提供必要钳位电压的型号是最后也是最重要的一步。根据估计的峰值电压值，您可以选择钳位电压，以便在情况下可以看到电路的输入或输出。这将是您的电路下行线将感受到的最大电压，您应该确保您的电路能够承受此电压。