稳压管、TVS管、压敏电阻、FUSE 稳压管: 1、浪涌保护电路:稳压管在准确的电压下击穿,这就使得它可作为限制或保护之元件来使用,因为各种电压的稳压二极管都可以得到,故对于这种应用特别适宜.图中的稳压二极管D是作为过压保护器件.只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通,使继电器J吸合负载RL就与电源分开. 2、电视机里的过压保护电路:EC是电视机主供电压,当EC电压过高时,D导通,三极管BG导通,其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态. 3、电弧抑制电路:在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话,当线圈在导通状态切断时,由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收,所以当开关断开时,开关的电弧也就被消除了.这个应用电路在工业上用得比较多,如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它. 4、串联型稳压电路:在此电路中,串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V,那么其发射极就输出恒定的12V电压了.这个电路在很多场合下都有应用 瞬态电压抑制二极管（TVS管） 瞬态电压抑制二极管（TVS管）常称为防雷管，是一种安全保护器件。这种器件在电路系统中起到分流、箝位作用，可以有效降低由于雷电、电路中开关通断时产生的高压脉冲，避免雷电、高压脉冲损坏其它器件。其工作原理是交流到直流震荡产生直流波，用TVS去掉尖峰，直接并接在次级被保护的设备之前。TVS是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。正因为如此，TVS可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。 TVS管有单向、双向两种。单向的图形符号与稳压管相似，TVS器件按极性可分为单极性和双极性两种；按用途可分为通用型和专用型；按封装和内部结构可分为轴向引线二极管、双列直插TVS阵列、贴片式和大功率模块等[1]。轴向引线的产品峰值功率可达400 W、500 W、600W、1500W和5 000W。其中大功率的产品主要用在电源馈线上，低功率产品主要用在高密度安装场合。对于高密度安装的场合，也可以选择双列直插和表面贴装等封装形式。 应用电路。当输入端有高压浪涌脉冲引入时，不论脉冲方向如何，TVS管能快速进入击穿状态，对输入电压进行箝位。在电源端用ＴＶＳ比较好。电源主要保护有两种： AC/DC电源输入防雷过压保护： AC/DC电源输入过压保护： 常用的电能有二种AC,DC.国内电网供电通常为AC220/AC380V，但是由于电网通常不稳定，所以要在选型的时候考虑相应的浮动电压。当用于低压电源（通常属于次级保护）我们可以选用TVS。 常用的双向TVS管参数： 截止电压（V）击穿电压（Vmin）击穿电压（Vmax）测试电流（mA）最大箝位电压（V）最高脉冲电流（A）反向漏电流（uA） 在选用TVS时，应考虑以下几个主要因素： (1)若TVS有可能承受来自两个方向的尖峰脉冲电压(浪涌电压)冲击时，应当选用双极性的，否则可选用单极性。 (2)所选用TVS的Vc值应低于被保护元件的最高电压。Vc是二极管在截止状态的电压，也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压，它不能大于被保护回路的可承受极限电压，否则器件面临被损坏的危险。(3)TVS在正常工作状态下不要处于击穿状态，最好处于VR以下，应综合考虑VR和VC两方面的要求来
图4 电源SPD 后备保护装置失效模式分析 Power SPD overcurrent protection device Failure analysis 厦门大恒科技有限公司 摘要：SPD 火灾事故与雷电防护失效是SPD 应用中的一个短板和难题，本文从理论与实验两方面分析了SPD 后备保护装置熔断器、断路器的失效模式，并介绍了一种新的能够最大限度确保SPD 安全的专用后备保护器。 关键词：SPD 、熔断器、断路器、边界条件、失效模式 1、概述： 国内外用于SPD 后备过流保护使用的是熔断器或断路器，这两种器件为了保证雷电冲击电流到来时不开断取值往往较大。当SPD 出现劣化或者电源出现异常导致流入工频电流（俗称续流），熔断器或断路器不能迅速切断电路致使SPD 起火燃烧（由于SPD 的导通电阻随着工频异常电压不同而变，工频续流是个不确定值）。当两种保护装置速断值选择偏小时，雷电冲击电流又会造成速断致使防雷保护失效。SPD 引发的火灾事故和防雷失效事故现场分析及实验室验结果表明：火灾事故基本是由SPD 工频续流引发（持续的电源能量使SPD 迅速燃烧），防雷失效事故大多数是防雷器脱离了保护线路造成的。图1是一个SPD 起火烧毁机柜的现场图片。 SPD 失效或工频电源出现暂态过电压引起的SPD 起火是小概率事件，导致目前许多SPD 工程应用不安装后备过流保护装置。这种观点认为在一次电源异常事故中，SPD 起火是几乎不可能发生的。关于这一点我们要有以下两个方面的认识：一是这里的“几乎不可能发生”是针对“一次电源异常事故”来说的，因为电源异常事故是个不确定的事件，那就有可能发生；二是当我们运用“小概率事件几乎不可能发生的原理”进行推断时，我们也有5%犯错误的可能。众多的SPD 火灾事故应该能说明这一点。 2、SPD 起火的边界条件 2.1、MOV 氧化锌压敏电阻（MOV ）是一种以氧化锌为主体、添加多种金属氧化物的多晶体半导体陶瓷元件（图2）。当通过电流能量超过本身承受极限时，出现不可恢复性损坏。雷电冲击电流持续的时间短暂，损坏的模式基本上为本体炸裂。如果能量由交流持续供给，电流集中流向MOV 的薄弱点，产生的高热使薄弱点肖基特势垒消失，形成击穿气化燃烧，SPD 分离装置没有温度积累的时间，巨大的气体膨胀力促使SPD 向外喷火燃烧。铁路、移动基站、计算机房、工厂配电等发生的多起SPD 火灾事故说明了这一点。 在对V 1mA =620V ，电压梯度=275 34mm MOV 方片进行的工频电流起火边界条件测试证明：MOV 的起火边界条件大于工频电流5A （这与YD/T 1235.1-2002 {通讯局（站）低压配电系统用电涌保护器技术要求}6.4.7条规定的边界条件是吻合的）。质量参差不齐的25mm 圆片和34×34mm 方片承受不超过5C 电量是安全的；在TOV 故障试验（1420V/ac 有效值，300A ）条件下，通过1个周波是安全的！当通过3个周波时（16.7C 电量）芯片出现不可恢复性损坏，图3是损坏后的芯片金相图。 2.2、GDT 安装在L-PE 上的GDT ，一个浪涌或电源振荡即可激发导通，导通的GDT 弧电压使电源处于短路状态。当持续的电弧烧穿封装电极片时，火焰迅速喷发燃烧。对600V/60kA 和600V/100kA 间隙放电管（厂家给出具有较高的续流遮断能力）进行的800Vac/110A 试验第11个周波起火燃烧（图4，电压波形见图5）。试验证明：GDT 依靠具有工频续流遮断能力防火是十分危险的！2010年内蒙某风力发电站3起间隙型SPD 火灾事故和2012年西安4起间隙型SPD 火灾事故充分证明了这一点。 图 5 图 2 图3 图1
气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路原理 上传者：dolphin 由于压敏电阻（VDR）具有较大的寄生电容，用在交流电源系统，会产生可观的泄漏电流，性能较差的压敏电阻使用一段时间后，因泄漏电流变大可能会发热自爆。为解决这一问题在压敏电阻之间串入气体放电管。图1 中，将压敏电阻与气体放电管串联，由于气体放电管寄生电容很小，可使串联支路的总电容减至几个pF。在这个支路中，气体放电管将起一个开关作用，没有暂态电压时，它能将压敏电阻与系统隔开，使压敏电阻几乎无泄漏电流。但这又带来了缺点就是反应时间为各器件的反应时间之和。例如压敏电阻的反应时间为25ns，气体放电管的反应时间为100ns，则图2 的R2、G、R3 的反应时间为150ns，为改善反应时间加入R1 压敏电阻，这样可使反应时间为25ns。 金属氧化物压敏电阻（MOV）的电压-电流特性见图3，金属氧化物压敏电阻（MOV）特性参数见表1。气体放电管（GDT）的电压-电流特性见图4，气体放电管（GDT）特性参数见表2。
金属氧化物压敏电阻（MOV）特性参数 由于浪涌干扰所致，一旦加在气体放电管两端的电压超过火花放电电压（图4 的u1）时，放电管内部气体被电离，放电管开始放电。放电管端的压降迅速下降至辉光放电电压（图4 的u2）（u2 在表2 中的数值为140V 或180V，与管子本身的特性有关），管内电流开始升高。随着放电电流的进一步增大，放电管便进入弧光放电状态。在这种状态下，管子两端电压（弧光电压）跌得很低（图4的u3）（u3 在表2 中数值为15V 或20V，与管子本身的特性有关），且弧光电压在相当宽的电流变动范围（从图4 的i1→i2 过程中）内保持稳定。因此，外界的高电压浪涌干扰，由于气体放电管的放电作用，被化解成了低电压和大电流的受保护情况（u3 和i2），且这个电流（从图4 的i2→i3）经由气体放电管本身流回到干扰源里，免除了干扰对灯具可能带来的危害。随着浪涌过电压的消退，流过气体放电管的电流降到维持弧光放电状态所需的最小值以下（约为10mA~100mA，与管子本身的特性关）,弧光放电便停止，并再次通过辉光放电状态后，结束整个放电状态（熄弧）。
PCB失效分析技术及部分案例 作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽，PCB已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。但是由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题。 对于这种失效问题，我们需要用到一些常用的失效分析技术，来使得PCB在制造的时候质量和可靠性水平得到一定的保证，本文总结了十大失效分析技术，供参考借鉴。 1.外观检查 外观检查就是目测或利用一些简单仪器，如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观，寻找失效的部位和相关的物证，主要的作用就是失效定位和初步判断PCB 的失效模式。外观检查主要检查PCB的污染、腐蚀、爆板的位置、电路布线以及失效的规律性、如是批次的或是个别，是不是总是集中在某个区域等等。另外，有许多PCB的失效是在组装成PCBA后才发现，是不是组装工艺过程以及过程所用材料的影响导致的失效也需要仔细检查失效区域的特征。 2.X射线透视检查 对于某些不能通过外观检查到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺陷，只好使用X 射线透视系统来检查。X光透视系统就是利用不同材料厚度或是不同材料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。该技术更多地用来检查PCBA焊点内部的缺陷、通孔内部缺陷和高密度封装的BGA或CSP器件的缺陷焊点的定位。目前的工业X光透视设备的分辨率可以达到一个微米以下，并正由二维向三维成像的设备转变，甚至已经有五维（5D）的设备用于封装的检查，但是这种5D的X光透视系统非常贵重，很少在工业界有实际的应用。 3.切片分析 切片分析就是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等一系列手段和步骤获得PCB
1. 关于触点的基本注意事项 电压 触点电路的电压，在电路含有感应时会发生非常高的反向电压，电压越高能量越大，由于触点的消耗 量、移动量增大，所以需要注意继电器的控制容量。另外直流电压时控制容量会极度降低需要注意。 这是DC 的情况，如果象AC 电流那样没有零点（电流为零的点），则一旦发生电弧后很难消去，电弧时间变长是主因。尤其是因为电流方向一定，在下面有所记述，所以会引起触点的移动现象，与触点 消耗相关。 一般在手册中记载了大概的控制容量，但只有这些是不够的，应该在特殊的触点电路里进行试验确认。另外，在手册等里面虽然记载了电阻负载的情况和限定的控制容量，但这主要是表示了继电器的级别， 一般以AC 的125V 电路的电流容量来考虑是比较妥当的。手册中记载的最小适用负载并非继电器可以通断的下限标准值、保证值。这个值由于通断频率、环境条件、被要求的接触电阻的变化、绝对值的 不同，可靠程度是不同的。要求模拟微小负载控制或者接触电阻为100m Ω以下的情况（测量、无线等）请使用AgPd 触点的继电器。 电流 触点闭合及开路时的电流对触点影响很重要。例如负载为电动机或者指示灯的时候，闭合时的冲击电 流越大，触点的消耗量、移动量就越增加，由于触点的粘连、移动会产生触点不能断开的故障，请在 实际使用时认真确认。 2. 一般触点材料的特征 下表为触点材料的特征。请在选择继电器时进行参考。
Ag （银） 导电率·导热率在金属中是最大的。由于低接触电阻、低价位而被广泛使用。缺 点是在硫化物的环境容易生成硫化膜。在低电压·微电流水平要注意。 AgCdO （银酸化 镉） 触 AgSnO 2（银酸化点 锡） 材 料AgW （银钨）显示了Ag 具有的导电性和低接触电阻，有良好的耐粘连性。与Ag 一样在硫化物环境里容易生成硫化膜。 具有比AgCdO 还要优良的耐粘连性。与Ag 一样在硫化物环境容易生成硫化膜。 硬度·融点高，耐电弧性好，不易被移动·粘连，要求触点压力高。另外，接触电阻也比较高，耐环境性差。加工、向接触弹簧安装也有限制。 AgNi （银镍）电传导度可与Ag 匹敌，耐电弧性好。 AgPd （银钯） 在常温下耐蚀性较好，耐硫化性虽然也不错，但在微小功率电路里容易吸着有机 气体而生成聚合物，需要贴层金属来防止生成聚合物。价格贵。 兼具良好的耐腐蚀性和高硬度。作为镀金触点在小负载情况下使用。在有机气体Rh 镀金（铑）环境中易生成聚合物，请注意。所以作为密闭型（干簧继电器等）使用。价格较贵。 表 Au 金属包层（贴面 金属膜） 处 理Au 镀金（金镀 金）将耐腐蚀性最好的Au 压接在母材上，厚度均一和无小孔是其最大的特征。使用环境条件比较恶劣的情况下，特别对于微小负载效果大。已有标准品的金属包层会有设计上、设备上的困难。 与Au 包层效果几乎相同。由于镀金处理会有小孔和龟裂的可能，请注意保管。 已有标准品的金镀金比较容易。 Au flash （金薄镀金）0.1 ～以开关或者与开关组成的成套保管中的触点母材的保护为目的，负载通断时可以得到一定程度的接触稳定性。
本文以问答的形式介绍了NTC PTC热敏电阻在电源电路中的作用。 问题1: NTC电阻串联在交流电路中主要是起什么作用!它是怎样工作!请大侠指点!谢谢! 问题2: 压敏电阻并联在交流侧电路中主要是起什么作用!它是怎样工作!如果 没有以上两个元器件!会造成什么影响!谢谢!! NTC电阻串联在交流电路中主要是起“电流保险”作用. 压敏电阻并联在交流侧电路中主要是起“限制电压超高”作用. 为了避免电子电路中在开机的瞬间产生的浪涌电流,在电源电路中串接一个功率型NTC热敏电阻器,能有效地抑制开机时的浪涌电流,并且在完成抑制浪涌电流作用以后,由于通过其电流的持续作用,功率型NTC热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的程度,它消耗的功率可以忽略不计,不会对正常的工作电流造成影响,所以,在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻器,是抑制开机时的浪涌,以保证电子设备免遭破坏的最为简便而有效的措施。 压敏电阻的工作原理:比如一个“标称300V”的压敏电阻在220V的工作中,突然220V上升到310V!这时压敏电阻被击穿,通过很大的电流,熔断了保险丝后,就保护了后面的电路,然后压敏电阻又恢复了原来的状态. 我的故事讲完了. 老人家:按照你说的意思是压敏电阻设计时最好是放在保险管后面咯,那样压敏电阻导通时不会对电网有什么危害吗而保险管一般都是慢断的! 是NTC没错. 没通电时,NTC的阻值高,一通电霎那,阻值仍高,限制了涌流,随着NTC有电流流过,温度增加,阻值下降到很低,可以忽略. 明白了,但是这样的话,正常工作时,电流小,阻值就小,那么突然来一个浪涌电流,或者电路那段路使得电流增大,那就起不了保护作用了吧,也就是说只能拿来防通电时的浪涌了吗 正常工作后基本就没有浪涌电流了吧只有浪涌电压.如果真有浪涌电流,例如电源短路了,由于NTC已经导通了,对它也无能为力,只有靠保险丝起作用.记住NTC 只是起开机保护的就可以了. 试想若电路已经正常上电,NTC已低阻,这时遭遇高压NTC是无能为力的 说的不错,在电源正常工作一段时间后,再进行频繁开关机,会对电源造成伤害的,因为这时由于NTC的温度上升,阻值下降,对浪涌的抑制能力已经及其有限了 说的对,采用NTC抑制开机浪涌的电源设备,不能够频繁的开关机.需要等NTC冷却,恢复至其冷态阻值后,才能再次开机.要不,安装NTC的意义就没有了.
1.关于触点的基本注意事项 电压 触点电路的电压，在电路含有感应时会发生非常高的反向电压，电压越高能量越大，由于触点的消耗量、移动量增大，所以需要注意继电器的控制容量。另外直流电压时控制容量会极度降低需要注意。这是DC的情况，如果象AC电流那样没有零点（电流为零的点），则一旦发生电弧后很难消去，电弧时间变长是主因。尤其是因为电流方向一定，在下面有所记述，所以会引起触点的移动现象，与触 点消耗相关。 一般在手册中记载了大概的控制容量，但只有这些是不够的，应该在特殊的触点电路里进行试验确认。另外，在手册等里面虽然记载了电阻负载的情况和限定的控制容量，但这主要是表示了继电器的级别，一般以AC的125V电路的电流容量来考虑是比较妥当的。手册中记载的最小适用负载并非继电器可以通断的下限标准值、保证值。这个值由于通断频率、环境条件、被要求的接触电阻的变化、绝对值的不同，可靠程度是不同的。要求模拟微小负载控制或者接触电阻为100mΩ以下的情况（测量、无线等）请使用AgPd触点的继电器。 电流 触点闭合及开路时的电流对触点影响很重要。例如负载为电动机或者指示灯的时候，闭合时的冲击电流越大，触点的消耗量、移动量就越增加，由于触点的粘连、移动会产生触点不能断开的故障，请在实际使用时认真确认。 2.一般触点材料的特征 下表为触点材料的特征。请在选择继电器时进行参考。 触点材料 Ag（银） 导电率·导热率在金属中是最大的。由于低接触电阻、低价 位而被广泛使用。缺点是在硫化物的环境容易生成硫化膜。 在低电压·微电流水平要注意。 AgCdO（银酸化 镉） 显示了Ag具有的导电性和低接触电阻，有良好的耐粘连性。 与Ag一样在硫化物环境里容易生成硫化膜。 AgSnO 2 （银酸化 锡） 具有比AgCdO还要优良的耐粘连性。与Ag一样在硫化物环 境容易生成硫化膜。 AgW（银钨） 硬度·融点高，耐电弧性好，不易被移动·粘连，要求触点 压力高。另外，接触电阻也比较高，耐环境性差。加工、向 接触弹簧安装也有限制。 AgNi（银镍）电传导度可与Ag匹敌，耐电弧性好。 AgPd（银钯） 在常温下耐蚀性较好，耐硫化性虽然也不错，但在微小功率 电路里容易吸着有机气体而生成聚合物，需要贴层金属来防 止生成聚合物。价格贵。 表面Rh镀金（铑） 兼具良好的耐腐蚀性和高硬度。作为镀金触点在小负载情况 下使用。在有机气体环境中易生成聚合物，请注意。所以作
各类材料失效分析方法 Via 常州精密钢管博客 失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。 失效分析流程 图1 失效分析流程 各种材料失效分析检测方法 1 PCB/PCBA失效分析 PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。
图2 PCB/PCBA 失效模爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。 常用手段· 无损检测： 外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 显微红外分析(FTIR) 俄歇电子能谱分析(AES) X射线光电子能谱分析(X PS) 二次离子质谱分析(TOF-SIMS)· 热分析：· 差示扫描量热法(DSC) 热机械分析(TMA) 热重分析(TGA) 动态热机械分析(DMA) 导热系数(稳态热流法、激光散射法) 电性能测试： · 击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移· 破坏性能测试： 染色及渗透检测
2 电子元器件失效分析 电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。 图3 电子元器件 失效模式 开路，短路，漏电，功能失效，电参数漂移，非稳定失效等 常用手段· 电测：连接性测试电参数测试功能测试 无损检测： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 制样技术： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 显微形貌分析： 光学显微分析技术 扫描电子显微镜二次电子像技术 表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 俄歇电子能谱分析(AES)
压敏电阻器(VSR)结构原理、应用知识 压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件，一般用于电路浪涌和瞬变防护电路。可以用来代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合。压敏电阻器可以对集成电路等重要元件以及其它电路和设备进行保护，防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流（如雷击等）而造成对它们的损坏。使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的电路上，当电压瞬间高于某一数值时，压敏电阻器阻值迅速下降，导通大电流，阻止瞬间过压而起到保护元器件或电路的作用；当电压低于压敏电阻器工作电压值时，压敏电阻器阻值极高，近乎开路，因而不会影响器件或电器设备的正常工作。 压敏电阻器(VSR)是电压灵敏电阻器的简称，它是一种新型过压保护元件。压敏电阻器是以氧化锌为主要材料而制成的金属-氧化物-半导体陶瓷元件，构成压敏电阻的核心材料为氧化锌，氧化锌又包括氧化锌晶粒和晶粒周围的晶界层，氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层电阻率很高，相接触的两个晶粒之间形成一个相当于齐纳二极管的势垒，成为一个压敏电阻单元，许多单元通过串联，并联组成压敏电阻器基体。压敏电阻器在工作时，每个压敏电阻单元都承担浪涌能量，而这些压敏电阻单元是大体上均匀分布在整个电阻体内的，也就是整个电阻体都承担能量，而不像齐纳二极稳压管那样只是结区承担电功率，这就是陶瓷压敏电阻器具有比齐纳二极稳压管大得很多的通流和能量定额的原因。其电阻值随端电压而变化。 压敏电阻器的主要特点是工作电压范围宽(6—3000伏，分若干档)，对过压脉冲响应快(几至几十纳秒)，耐冲击电流的能力强(可达100安培-20千安培)，漏电流小(低于几至几十微安)，电阻温度系数小，性优价廉，体积小，是一种理想的保护元件。由它可构成过压保护电路，消噪电路，消火花电路，吸收回路。压敏电阻的电路符号，外形和内部结构见图1。 压敏电阻的结构就象两个特性一致的背靠背联接的稳压管，其性质基本相同。压敏电阻的主要特性是，当两端所加电压在标称额定值以内时，它的电阻值几乎为无穷大，处于高阻状态，其漏电流<50微安，当它两端的电压稍微超过额定电压时，其电阻值急剧下降，立即处于导通状态，工作电流增加几个数量级，反应时间仅在毫微秒级。压敏电阻在国外俗称“斩波器”和”限幅器”，这是从它的实际作用而得名的。
压敏电阻的原理、选型及设计实例分析压敏电阻的设计 与选型 2013/4/11 16:44:30 关键词：传感技术过电压压敏电阻器保护器 目前压敏电阻绝大多数为氧化锌压敏电阻，本文就不要以氧化锌压敏电阻来介绍原理、选型以及应用实例。 压敏电阻的原理 ZnO压敏电阻实际上是一种伏安特性呈非线性的敏感元件，在正常电压条件下，这相当于一只小电容器，而当电路出现过电压时，它的内阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏。 它的伏安特性是对称的，如图(1)a 所示。这种元件是利用陶瓷工艺制成的，它的内部微观结构如图(1)b 所示。微观结构中包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层。氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率却很高，相接触的两个晶粒之间形成了一个相当于齐纳二极管的势垒，这就是一压敏电阻单元，每个单元击穿电压大约为3.5V，如果将许多的这种单元加以串联和并联就构成了压敏电阻的基体。串联的单元越多，其击穿电压就超高，基片的横截面积越大，其通流容量也越大。压敏电阻在工作时，每个压敏电阻单元都在承受浪涌电能量，而不象齐纳二极管那样只是结区承受电功率，这就是压敏电阻为什么比齐纳二极管能承受大得多的电能量的原因。 图1 压敏电阻伏安特性 压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端，如图(2)所示。
图2 压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端 压敏电阻的Zv与电路总阻抗（包括浪涌源阻抗Zs）构成分压器，因此压敏电阻的限制电压为 V=VsZv/(Zs+Zv)。Zv的阻值可以从正常时的兆欧级降到几欧，甚至小于1Ω。由此可见Zv在瞬间流过很大的电流，过电压大部分降落在Zs上，而用电器的输入电压比较稳定，因而能起到的保护作用。图(3)所示特性曲线可以说明其保护原理。直线段是总阻抗Zs，曲线是压敏电阻的特性曲线，两者相交于点Q，即保护工作点，对应的限制电压为V，它是使用了压敏电阻后加在用电器上的工作电压。Vs为浪涌电压，它已超过了用电器的耐压值VL，加上压敏电阻后，用电器的工作电压V小于耐压值VL，从而有效地保护了用电器。不同的线路阻抗具有不同的保护特性，从保护效果来看，Zs越大，其保护效果就越好，若Zs=0，即电路阻抗为零，压敏电阻就不起保护作用了。图(4)所描述的曲线可以说明Zs与保护特性之间的关系。 图3 压敏电阻特性曲线
材料理化检验报告 金相实验室理化检验报告 送验单位 送验品名 检验项目 数 量 编 号 日 期 2 13CrMo44（φ88.9mm ×10mm ） 钢管弯头 1＃（弯头内管试样） 2＃（弯头外管试样） 金相组织
一、金相组织分析 参照GB/T13238-91《金属显微组织检验方法》、GB/T13299-91《钢的显微组织评定方法》GB6394-2002《金属平均晶粒度测定法》，对送检钢管样品的材质进行了金相显微组织检验。 13CrMo44钢的化学成分与我国的15CrMo钢相近，其显微组织应为铁素体和珠光体(有时存在少量的粒状贝氏体)。对送检的金相试样，进行磨制、抛光后经4%硝酸酒精浸蚀，在光学金相显微镜下进行检验，拍摄的显微组织照片如图1—6所示。 国标要求脱碳层二者之和小于0.6mm，还可使用。 按照GB6394-86对钢管的实际晶粒度，内管试样（1＃）和外管试样（2＃）的晶粒均较细，晶粒度为？？？？级。 二、结论 对照GB5310-1995《高压锅炉用无缝钢管》的标准，该钢管的金相组织符合使用要求。 实验者：审核：
1＃图1内管试样内壁×100 1＃图2 内管试样外壁×100 1＃图3 内管试样中部×200
2＃图4 外管试样内壁×100 2＃图5外管试样外壁×100 2＃图6外管试样中部×200
引用标准一览： 1.GB/T13291—91 金属显微组织检验方法 2.GB/T13299—91 钢的显微组织评定方法 3.GB224—87 钢中脱碳层深度测定法 4.GB6394—2002 金属平均晶粒度测定法 5.GB5310—1995 高压锅炉用无缝钢管 6.
压敏电阻的响应时间 ZnO压敏电阻这种半导体材料，在电场下的导电过程，基本上是电子过程，因此，它对测量电压/电流的响应是很快的。美国GE公司的测量结果表明，ZnO压敏电阻抑制冲击过电压的时间小于1ns。按过冲定义计算的响应时间，对于 ZnO-Bi2O3配方系统，大体在（20～25）nS。但这种材料内部，还有一定程度的离子电导，这使得电阻体从一种电阻状态到另一种电阻状态的稳定时间，需要几时毫秒到10秒钟左右的时间。这就是说ZnO压敏电阻从"截止"到"导通"，或从"导通"到"截止"，不是瞬时完成的，它需要一段稳定时间。下述这些现象就是这一特性的表现。 压敏电阻冲击电流减额特性 通流量指标给定了压敏电阻能承受的8/20电流波冲击一次和二次的最大电流值。当电流波的时间宽度τ增大时，或冲击次数n增多试，允许的电流峰值Ip应随之减小。曲线 Ip=f(τ，n)称作冲击电流减额特性。 压敏电阻电容量 电容量压敏电阻器的固有电容量Co，随着规格的不同，大体在几个PF到104PF左右，它与压敏电阻的电阻成分相并联，对测试过程产生影响。测试信号刚一加上是首先对它充电，测试信号结束后，这个Co上存储的电荷要放电。为此，在测试过程中应注意：（1）在相同的加压比下，压敏电阻器的工频交流漏电流比直流漏电大。（2）施加在试样上的测量电压（电流），应保持足够的时间，使电容上的电荷状态稳定，然后才能读取测试结果。（3）若试样电容量较大，且测试电压较高，则在测试信号结束后，应使试样充分放电，以免试样在测量过程中储存的电荷对人体造成电击。 压敏电阻极性现象 极性现象极性是指压敏电阻两个方向的测试结果不一致，低压压敏电阻的这一现象尤为明显。从前面几章的讨论可以知道，产生这一现象的原因有两个：一是电阻体内正方向的势垒与反方向的势垒本来就不是完全相同的，二是压敏电阻经电流电压作用后产生了劣化，使得两
一、压敏电阻的安全性问题： 在以往的应用中，跨接在电源线上的压敏电阻器出现过起火燃烧，危机临近其它元器件的事故。对此，制造者和使用者共同进行了大量研究和分析工作，采取了相应的对策，极大地降低了这类事故的概率，但尚未杜绝，因此，压敏电阻的使用安全性仍是个值得重视、需要继续研究解决的课题。 压敏电阻起火燃烧的表观现象，大体上可分为老化失效和暂态过电压破坏两种类型。 ①老化失效，这是指电阻体的低阻线性化逐步加剧，漏电流恶性增加且集中流入薄弱点，薄弱点材料融化，形成1kΩ左右的短路孔后，电源继续推动一个较大的电流灌入短路点，形成高热而起火。这种事故通常可以通过一个与压敏电阻串联的热熔接点来避免。热熔接点应与电阻体有良好的热耦合，当最大冲击电流流过时不会断开，但当温度超过电阻体上限工作温度时即断开。研究结果表明，若压敏电阻存在着制造缺陷，易发生早期失效，强度不大的电冲击的多次作用，也会加速老化过程，使老化失效提早出现。 ②暂态过电压破坏，这是指较强的暂态过电压使电阻体穿孔，导致更大的电流而高热起火。整个过程在较短时间内发生，以至电阻体上设置的热熔接点来不及熔断。在三相电源保护中，N-PE线之间的压敏电阻器烧坏起火的事故概率较高，多数是属于这一种情况。相应的对策集中在压敏电阻损坏后不起火。一些压敏电阻的应用技术资料中，推荐与压敏电阻串联电流熔丝（保险丝）进行保护。 二、压敏电阻的连接线问题 将压敏电阻接入电路的连接线要足够粗，推荐的连接线的尺寸注：接地线为 5.5 mm2以上连接线要尽可能短，且走直线，因为冲击电流会在连接线电感上产生附加电压，使被保护设备两端的限制电压升高。 压敏电阻通流量≤600A (600～2500)A ( 2500～4000)A (4000～20K)A 导线截面积≥ 0.3 mm2 ≥ 0.5 mm2 ≥ 0.8 mm2 ≥ 2 mm2 例如：若压敏电阻MY两端各有3 cm长的接线，它的电感量L大体为18 nH，若有10 KA 的8/20冲击电流流入压敏电阻，把电流的升速看作10KA / 8Μs，则引线电感上的附加电压UL1、UL2大体为 UL1= UL2=L(di/dt)=18×10-9( 10×103 / 8×10-6 )=22.5 V 这就使限制电压增高了45V。 三、压敏电阻的串联和配对 压敏电阻可以很简单地串联使用。将两只电阻体直径相同（通流量相同）的压敏电阻串联后，漆压敏电压、持续工作电压和限制电压相加，而通流量指标不变。例如在高压电力避雷器中，要求持续工作电压高达数千伏，数万伏，就是将多个ZnO压敏电阻阀片迭和起来（串联）而得到的。 压敏电阻可以并联，目的是获得更大的通流量，或者在冲击电流峰值一定的条件下减小电阻体中的电流密度，以降低限制电压。 当要求获得极大的通流量［例如8/20，（50～200）KA ］，且压敏电压又比较低（例如低于200V）时，电阻体的直径 / 厚度比太大，在制造技术上有困难，且随着电阻体直径的加大，电阻体的微观均匀性变差，因此通流量不可能随电阻体面积成比例地增大。这是用较小直径的电阻片并联可能是个更合理的方法。 由于高非线性，压敏电阻片的并联需要特别小心谨慎，只有经过仔细配对，参数相同的电阻片相并联，才能保证电流在各电阻片之间均匀分配。针对这种需求，本公司专门为用户提供配对的电阻片。 此外，纵向连结的几个压敏电阻器，使用经过配对的参数一致的压敏电阻器后，当冲击侵入
课程教案 课程名称：材料失效分析实验 任课教师：刘先兰 所属院（部）：机械工程学院 教学班级： 2011级金属材料工程教学时间：2013—2014学年第二学期 湖南工学院
《材料失效分析》实验 实验课程编码： 学时：6 适用专业：金属材料工程 先修课程：材料科学基础、材料力学性能、金属塑性成型原理、现代材料检测技术等 考核方式： 一、实验课程的性质与任务 帮助学生进一步理解所学知识，加深对一般工程结构和机械零件失效分析的基础知识、基本方法和基本技能的掌握；能够利用所学的知识建立失效分析方法和思路（故障树）；熟悉判断失效零件裂纹源的方法；熟知各类断裂件的断口形貌及断裂机制，分析各种断裂类型、起裂点及断裂过程。 二、实验项目 实验一材料失效中的金相分析法实验（2学时） 实验二零件失效的宏观分析法（2学时） 实验三静载荷作用下的金属材料断裂失效断口分析（2学时） 三、实验报告要求 每个实验均应写实验报告。按统一格式，采用统一封面和报告纸。实验报告内容应包括实验名称、目的、内容和理论基础、实验设备（名称、规格及型号）及材料名称，实验步骤、实验结果、结果分析。 四、其它要求 实验中，注重知识、能力、素质的协调发展，突出学生的创新精神与创新能力的培养。 五、教材和参考资料 1教材： 《材料失效分析》，庄东汉主编.华东理工大学出版社. 2．参考资料： [1]《机械零件失效分析》，刘瑞堂编，哈尔滨工业大学出版社.. [2]《材料成形与失效》，王国凡主编，化学工业出版社. [3]《材料现代分析方法》，左演声主编，北京工业出版社. [4] 《断口学》，钟群鹏主编，高等教育出版社. [5] 《金属材料及其缺陷分析和失效分析100例》，候公伟主编，机械工业出版社.
压敏电阻的特性与参数以及如何选用 压敏电阻的特性与参数以及如何选用 如果电机是AC24V的，在电机方向线对地接一个470K压敏电阻；如果电机是AC220V，则加471K压敏电阻。意义重要是消除电机换相产生的尖峰高压。 压敏电阻的测量：压敏电阻一般并联在电路中使用，当电阻两端的电压发生急剧变化时，电阻短路将电流保险丝熔断，起到保护作用。压敏电阻在电路中，常用于电源过压保护和稳压。测量时将万用表置10k档，表笔接于电阻两端，万用表上应显示出压敏电阻上标示的阻值，如果超出这个数值很大，则说明压敏电阻已损 压敏电阻标称参数 压敏电阻用字母“MY”表示，如加J为家用，后面的字母W、G、P、L、H、Z、B、C、N、K分别用于稳压、过压保护、高频电路、防雷、灭弧、消噪、补偿、消磁、高能或高可靠等方面。压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持续电流，在用作过压保护时必须考虑到这一点。压敏电阻的选用，一般选择标称压敏电压V1mA 和通流容量两个参数。 1、所谓压敏电压，即击穿电压或阈值电压。指在规定
电流下的电压值，大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值，其产品的压敏电压范围可以从10 －9000V不等。可根据具体需要正确选用。一般 V1mA=1.5Vp=2.2V AC，式中，Vp为电路额定电压的峰值。V AC为额定交流电压的有效值。ZnO压敏电阻的电压值选择是至关重要的，它关系到保护效果与使用寿命。如一台用电器的额定电源电压为220V，则压敏电阻电压值 V1mA=1.5Vp=1.5×1.414×220V=476V，V1mA=2.2V AC=2.2×220V=484V，因此压敏电阻的击穿电压可选在470－480V 之间。 2、所谓通流容量，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下，对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超过±10％时的最大脉冲电流值。为了延长器件的使用寿命，ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量。然而从保护效果出发，要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下，实际发生的通流量是很难精确计算的，则选用2－20KA的产品。如手头产品的通流量不能满足使用要求时，可将几只单个的压敏电阻并联使用，并联后的压敏电不变，其通流量为各单只压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同，否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻。 压敏电阻器的应用原理
材料失效分析
关于散装无铅焊料的脆性到塑形断裂的 转变温度的研究 姓名：肖升宇专业：材料科学与工程学号：0926000333 摘要 断裂韧性的散装锡，锡铜无铅焊料，锡银和测量功能温度通过一个摆锤冲击试验（冲击试验）。韧脆断裂转变他们发现，即急剧变化，断裂韧性，相比没有转变为共晶锡铅。过渡温度高纯锡，Sn-0.5%铜和Sn-0.5%铜（镍）合金在- 125℃含有Aｇ的焊料显示过渡在较高温度：在范围78到45–°–°C最高转变温度45℃–°测定锡- 5%银，这是球以上的只有30–°角的增加的银内容变化的相变温度较高的值，这可能与高SnAg3颗粒体积分数的焊料的量。这些结果被认为是非常重要的选择最好的无铅焊料组合物。 简介 由2006年七月份。铅的使用电子在欧洲将被禁止，以及无铅焊料应取代锡铅焊料，常用于微电子领域超过50年。许多以Sn为基体的焊料针对于过去几年进行深入研究，如锡银，铜，Sn-Ag-Cu等等，特别是关于其可靠性，工作是远远没有完成。自从这个“软”铅被从焊料中提取出来之后，导致无铅焊料不容易变行和增长了当地积累的应力水平，这也增加了裂缝成核的概率。这显着影响着主要焊点的失效模式，即焊料疲劳。这是众所周知的一些金属松动的低温延性，并表现出脆性断裂模式。因此，韧性到脆性转变温度是一个重要参数。
至于我们的知识，只有现有无铅合金的数据，见迈耶[1]，显示出锡5％银的转变温度为-25°，相比没有过渡锡，铅-1.5Ag93.5％。这其实是相当令人失望，因为许多标准热 循环试验开始温度低至-40甚至-60℃，这会影响故障模式。此外，这个温度范围也有一些应用程序，例如航天。“本文的目的是研究几大部分含铅量焊料的脆性到韧性骨折转变温度。 实验 众所周知的一个摆锤冲击试验，“摆锤试验”，用以确定在断裂消耗的能源量，这是一个断裂韧性的措施材料，如温度的功能。“实验装置如图1所示。 对７种合金材料做了测试，结果如下： ·99.99wt.%Sn ·Sn-0.7wt.%Cu, ·Sn-0.7wt.%Cu (0.1wt.%Ni) ·Sn-3wt%Ag-0.5wt%Cu, ·Sn-4wt%Ag-0.5wt%Cu ·Sn-5wt%Ag ·Sn-37wt.%Pb,作为参考 根据所进行的测试ASTM E23标准的V型缺口样品大小为 10x10x55mm。对于某些样本大小为5x5x55mm的合金被使用，由于只有有限的物质可用。锤能量为50J和冲击速度为3.8米/秒。能源锤358J被用于多次测量时吸收能量大于50J。结果是由截面样品表面正
以下是电源系统SPD选择的要点： 欧阳学文 1、根据被保护线路制式，例如：单相220V、三相 220/380V TNC/TNS/TT等，选择合适制式SPD 2、根据被保护设备的耐冲击电压水平，选择SPD的电压保护水平Up。一般终端设备的耐冲击电压1.5kV，具体可参照GB 503435.4。Up值小于其耐冲击电压即可。 3、根据线路引入方式，有无因直击雷击中而传到雷电流的风险，选择一级或者二级SPD。一级SPD是有雷电流泄放参数的10/350波形的。 4、根据GB 500576.3.4里的分流计算，计算线路所需的泄放电流强度，选择合适放电能力的SPD，需要SPD标称放电电流参数大于线路的分流电涌电流即可。 至于型号，不同厂家型号不一，没什么参考价值。建议选择知名品牌，现在防雷市场鱼龙混杂，不要贪图便宜而使用劣质产品。 浪涌保护器设计原理、特性、运用范畴 设计原理
在最常见的浪涌保护器中，都有一个称为金属氧化物变阻器（Metal Oxide Varistor，MOV）的元件，用来转移多余的电压。如下图所示，MOV将火线和地线连接在一起。MOV由三部分组成：中间是一根金属氧化物材料，由两个半导体连接着电源和地线。 这些半导体具有随着电压变化而改变的可变电阻。当电压低于某个特定值时，半导体中的电子运动将产生极高的电阻。反之，当电压超过该特定值时，电子运动会发生变化，半导体电阻会大幅降低。如果电压正常，MOV会闲在一旁。而当电压过高时，MOV可以传导大量电流，消除多余的电压。随着多余的电流经MOV转移到地线，火线电压会恢复正常，从而导致MOV的电阻再次迅速增大。按照这种方式，MOV仅转移电涌电流，同时允许标准电流继续为与浪涌保护器连接的设备供电。打个比方说，MOV的作用就类似一个压敏阀门，只有在压力过高时才会打开。 另一种常见的浪涌保护装置是气体放电管。这些气体放电管的作用与MOV相同——它们将多余的电流从火线转移到地线，通过在两根电线之间使用惰性气体作为导体实现
ESD器件防护工作原理 这里介绍手机中比较常用的TVS管和压敏电阻。 一、ESD器件的主要性能参数 1、最大工作电压(Max Working Voltage) 允许长期连续施加在ESD保护器件两端的电压(有效值)，在此工作状态下ESD器件不导通，保持高阻状态，反向漏电流很小。 2、击穿电压(Breakdown Voltage) ESD器件开始动作(导通)的电压。一般地，TVS管动作电压比压敏电阻低。 3、钳位电压(Clamping Voltage) ESD器件流过峰值电流时，其两端呈现的电压，超过此电压，可能造成ESD永久性损伤。 4、漏电流(Leakage Current) 在指定的直流电压(一般指不超过最大工作电压)的作用下，流过ESD器件的电流。一般地，TVS管的反向漏电流是nA级，压敏电阻漏电流是μA级，此电流越小，对保护电路影响越小。 5、电容(Capacitance) 在给定电压、频率条件下测得的值，此值越小，对保护电路的信号传输影响越小。比如硅半导体TVS管的结电容(pF级)，压敏电阻的寄生电容(nF级) 6、响应时间(Response Time) 指ESD器件对输入的大电压钳制到预定电压的时间。一般地，TVS管的响应时间是ns级，压敏电阻是μs级，此时间越小，更能有效的保护电路中元器件。 7、寿命(ESD Pulse Withstanding) TVS技术利用的是半导体的钳位原理，在经受瞬时高压时，会立即将能量释放出去，基本上没有寿命限制；而压敏电阻采用的是物理吸收原理，因此每经过一次ESD事件，材料就会受到一定的物理损伤，形成无法恢复的漏电通道，会随着使用次数的增多性能下降，存在寿命限制。 二、TVS管(硅半导体) 瞬态抑制二极管（Transient Voltage Suppressor）简称TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件，利用P-N 结的反向击穿工作原理，将静电的高压脉冲导入地，从而保护了电器内部对静电敏感的元件。以TVS二极管为例：当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TVS二极管便发生雪崩，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，其结果是瞬时电流通过二极管被引开，避开被保护器件，并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管自动回复高阻状态，整个回路进入正常电压。TVS管的失效模式主要是短路，但当通过的过电流太大时，也可能造成TVS管被炸裂而开路。 TVS管有单向和双向两种，单向TVS管的特性与稳压二极管相似，双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联，其I-V曲线特性图见图1，图中性能参数注解： ①反向断态电压(截止电压) V RWM与反向漏电流I R：反向断态电压(截止电压)V RWM表示TVS管不导通的最 高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流I R。 ②击穿电压V BR：TVS管通过规定的测试电流I T时的电压，这是表示TVS管导通的标志电压。 ③脉冲峰值电流I PP：TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流（8/20μs波的峰值电流约为其5 倍左右，8/20μs是定义I PP脉冲波电流，请参考下图2），超过这个电流值就可能造成永久性损坏。 在同一个系列中，击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小。 ④最大箝位电压V C：TVS管流过脉冲峰值电流I PP时两端所呈现的电压。 ⑤正向导通电压V F：TVS通过正向导通电流I F的压降。 除上述性能参数外，TVS管还有一个关键参数：P-N结电容C j。