对氧化锌压敏电阻在大电流下破坏机理的研究得出了下述结果[4];在大电流作用下,压敏电阻的破坏模式有两种,当大冲击电流的时间宽度不大于50μs时(例如4/10和8/20波),电阻体开裂;当电流值较小而时间宽度大于100μs时(例如10/350、10/1000和2ms波),电阻体穿孔。两种不同破坏模式可以这样解释:时间很短的大电流在电阻体内产生的热量来不及向周围传导,是个绝热过程,加上电阻体的不均匀使电流的分布不均匀,这样电阻体不同部位之间的温差很大,形成很大的热应力而使电阻体开裂。当冲击电流的作用时间较长时,电阻体不均匀造成的电流集中,使电阻体材料熔化而形成穿孔。
使用压敏电阻体破坏的电流密度J(A·cm-2)与冲击电流波的时间宽度r(μs)之间的关系,在双对数坐标中大体为一条斜率为负值的直线,因而可用下面的方程式来表达:
logJ=C-Klogr
式中,C和K是与具体器件相关的两个常数,可以根据实验资料推算出来,于是就可以计算出这种产品能够承受的不同波形冲击电流的峰值了。
综上所述,对于以压敏电阻作为非线性抑制元件的SPD,为进行不同波形冲击电流之间的等效变换,应以两种不同波形(例8/20、10/350)的冲击电流对所选定的压敏电阻进行试验,分别得出使试样失效的两个电流峰值,代入上式,求得常数C和K的具体数值,然后利用该公式进行计算。试验式不一定进行到样品开裂或穿孔,可将压敏电压变化达到-10%作为失效判据。
应当指出,就是不同企业、不同批次的压敏电阻器,尽管尺寸规格相同,但实际能承受的冲击电流(能量)的水平可能相差很大,因此必须对每批供货逐批抽样检验。