CN117672649A - 具有热量集中电极的热保护金属氧化物压敏电阻 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有热量集中电极的热保护金属氧化物压敏电阻。热保护金属氧化物压敏电阻(TMOV)装置包括：金属氧化物压敏电阻(MOV)芯片；设置在MOV芯片的第一侧的第一电极和设置在MOV芯片的第二侧的第二电极，第二电极具有形成在其中的凹槽部分；设置在第二电极上的介质阻挡部；连接到第一电极的第一引线；电连接到介质阻挡部的第二引线；以及热熔断体(TCO)元件，其具有电连接到介质阻挡部上的第二引线的第一端和电连接到第二电极的凹槽部分的第二端。
Description
技术领域
本公开一般涉及电路保护装置领域。更具体地，本公开涉及热保护金属氧化物压敏电阻(thermally protected metal oxide varistor)，其具有适于集中热量以便于快速断开热熔断体(thermal cutoff)的电极。
背景技术
金属氧化物压敏电阻(MOV)是在电子电路中提供瞬态电压抑制(TransientVoltage Suppression)的电压依赖性非线性装置。MOV在经受低压时具有高电阻并且在经受高压时具有低电阻。在与受保护的电路部件并联连接时，如果在电路中出现高瞬态电压，则MOV可以将电压箝位到安全水平。因此，MOV吸收了能量，否则该能量可能会损坏受保护的部件。
与传统MOV相关联的缺点在于：当经受高局部电流时，传统MOV很容易被电击穿(electrical punch-through)，这可能导致过度加热及后续燃烧。例如，如果发生异常过电压状况，MOV可能过热并且可能经历热失控和/或电击穿，由此热气羽流可能会使MOV外表面上的电极破裂。为了解决此问题，已经开发出热保护MOV(TMOV)装置。参照图1A和图1B，示出了根据现有技术的TMOV装置10的前透视图和后透视图。TMOV装置10包括由具有上述电压依赖性非线性电阻特性的材料形成的MOV芯片12。TMOV装置10还包括被设置在MOV芯片12相对两侧的第一导电电极14a和第二导电电极14b，以及导电的第一引线15和第二引线16，以便于TMOV装置10在电路内的电连接。第一引线15直接连接到MOV芯片12后侧的第一电极14a，第二引线16连接到设置在MOV芯片12前侧的介质阻挡部(dielectric barrier)17。介质阻挡部17防止第二引线16与第二电极14b之间的直接电连接。TMOV装置10还包括热熔断体(TCO)元件19，其具有(例如，经由焊接)电连接到介质阻挡部17上的第二引线16的第一端和电连接到第二电极14b的第二端。TCO元件19由导电材料形成，并且适于在达到预定温度(例如，140℃-240℃)时熔化并分离。
在正常操作期间，TMOV装置10将以常规MOV装置的方式操作，并且如果被连接的电路中出现高瞬态电压，则将电压箝位到安全水平。然而，在TMOV装置10中出现过热状况时，TCO元件19将熔化并分离，从而阻止电流流过TMOV装置10以防止热失控和电击穿。灾难性故障(例如，燃烧)的风险由此得以减轻。
与上述类型的TMOV装置相关联的缺点在于：如果发生过电压状况，这种装置可能会以非均匀的方式受热。也就是说，MOV芯片的热量可能局限在远离TCO连接到TMOV装置的电极地方的区域。因此，TCO可能受热较慢，并且TMOV装置在TCO熔化之前可能经历极度加热、热失控和电击穿。
正是关于这些以及其他考虑，本发明的改进会是有用的。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化形式介绍在下文的详细描述中进一步描述的精选概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在协助确定所要求保护的主题的范围。
根据本公开的示例性实施例的热保护金属氧化物压敏电阻(TMOV)装置可以包括：金属氧化物压敏电阻(MOV)芯片；设置在MOV芯片的第一侧的第一电极和设置在MOV芯片的第二侧的第二电极，其中，第二电极具有形成在其中的凹槽部分；介质阻挡部，其设置在第二电极上；第一引线，其连接到第一电极；第二引线，其电连接到介质阻挡部；以及热熔断体(TCO)元件，其具有电连接到介质阻挡部上的第二引线的第一端和电连接到第二电极的凹槽部分的第二端。
附图说明
图1A是说明根据现有技术的TMOV装置的前透视图；
图1B是说明图1A的现有技术的TMOV装置的后透视图；
图2A是说明根据本公开的示例性实施例的TMOV装置的前透视图；
图2B是说明图2A的TMOV装置的后透视图；
图3A-3C是说明根据本公开的替代实施例的MOV芯片和电极的一系列透视图；
图4A和图4B是说明根据本公开的另外替代实施例的MOV芯片和电极的透视图。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中更全面地描述根据本公开的热保护金属氧化物压敏电阻(TMOV)装置的示例性实施例。然而，TMOV装置可以体现在许多不同的形式中，并且不应该被解释为受限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开将会向本领域技术人员传达该TCO装置的某些示例性方面。
参照图2A和图2B，示出了根据本公开的热保护金属氧化物压敏电阻装置100(以下称为“TMOV装置100”)的示例性实施例的前透视图和后透视图。TMOV装置100可以包括MOV芯片11，该MOV芯片11具有被设置在其相对两侧的导电的第一电极114a和第二电极114b。MOV芯片112可以由本领域公知的任何MOV成分形成，诸如嵌入在陶瓷内的氧化锌颗粒。本公开这方面不限于此。
第一电极114a和第二电极114b可以分别具有形成在其中的第一凹槽部分116a和第二凹槽部分116b，这两者相对于第一电极114a和第二电极114b的周围部分凹陷、凹进或下沉。因此，第一凹槽部分和第二凹槽部分116a、116b可以比第一电极和第二电极114a、114b的周围部分更薄。例如，第一凹槽部分和第二凹槽部分116a、116b的厚度可能在1.32毫米至4.33毫米的范围内，然而第一电极和第二电极114a、114b的周围部分的厚度可能在1.6毫米至4.8毫米的范围内。本公开这方面不限于此。在各种实施例中，在不脱离本公开范围的情况下，可以省略第一电极114a中的第一凹槽部分116a(即，第一电极114a可以是常规的平面电极)。
MOV芯片112以及第一电极114a和第二电极114b被描绘为圆形，但是这并不关键。可以设想到MOV芯片112、第一电极和第二电极114a、114b以及第一凹槽部分和第二凹槽部分116a、116b中的一个或多个可以具有不同的形状，诸如矩形(例如，参见图3A-3C)。还可以设想到第一凹槽部分和第二凹槽部分116a、116b可以是环状的或环形的，具有无凹槽的中心部分(例如，参见图4A和图4B)。本公开这方面不限于此。
返回参照图2A和图2B，TMOV装置100还可以包括导电的第一引线118和第二引线119，用于促进TMOV装置100在电路内的电连接。第一引线118可以经由焊接(soldering)、熔焊(welding)、导电粘合剂等直接连接到MOV芯片112后侧的第一电极114a。第二引线119可以经由焊接、粘合剂等连接到设置在MOV芯片112前侧的介质阻挡部120。介质阻挡部120可以由陶瓷或其他介质材料形成，并且可以防止第二引线119与第二电极114b之间的直接电连接。
TMOV装置100还可以包括热熔断体(TCO)元件122，其具有(例如，经由焊接)电连接到介质阻挡部120上的第二引线119的第一端和(例如，经由焊接)电连接到第二电极114b的凹槽部分116a的第二端。TCO元件122可以是由导电材料形成的可熔元件，其适于在达到预定温度(例如，140℃-240℃)时熔化并分离，以断开第二引线119与第二电极114b之间的电连接，如下文进一步描述的。
通常，TMOV装置100将以常规TMOV装置的方式操作，并且如果在被连接的电路中出现高瞬态电压，则将电压箝位到安全水平。在TMOV装置100中发生过温状况时，TCO元件122将熔化并分离，从而阻止电流流过TMOV装置100以防止第一电极114a和第二电极114b的热失控和电击穿。灾难性故障(例如，燃烧)的风险由此得以减轻。此外，本公开的TMOV装置100相对于常规TMOV装置提供的优点在于：如果发生过温状况，无论MOV芯片112受热的任何不均匀，热量都将集中在第一电极和第二电极114a、114b的凹槽部分116a、116b内。这是因为凹槽部分116a、116b比第一电极和第二电极114a、114b的周围部分更薄，因此要比第一电极和第二电极114a、114b的周围部分更容易传导热量。因此，第二电极114b的受热将集中在与TCO元件122接触的区域，导致TCO元件122相对于常规TMOV装置更快速的受热和分离。因此，本公开的TMOV装置100比现有技术的常规TMOV装置响应更迅速且更不易于发生灾难性故障。
如本文所用，以单数形式叙述并且以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤应该被理解为不排除复数的元件或步骤，除非明确叙述这种排除。此外，对本公开的“一个实施例”的引用并不旨在解释为排除同样包含所述特征的附加实施例的存在。
尽管本公开提及了某些实施例，但是在不脱离如所附权利要求中限定的本公开的领域和范围的情况下，对所描述的实施例的许多修改、替换和改变都是可能的。因此，旨在本公开不局限于所描述的实施例，而是具有由下面的权利要求及其等同物的语言所限定的全部范围。
Claims (11)
1.一种热保护金属氧化物压敏电阻(TMOV)装置，包括：
金属氧化物压敏电阻(MOV)芯片；
设置在所述MOV芯片的第一侧的第一电极和设置在MOV芯片的第二侧的第二电极，其中，所述第二电极具有形成在其中的凹槽部分；
介质阻挡部，所述介质阻挡部设置在所述第二电极上；
第一引线，所述第一引线连接到所述第一电极；
第二引线，所述第二引线电连接到所述介质阻挡部；以及
热熔断体(TCO)元件，所述热熔断体元件具有电连接到所述介质阻挡部上的所述第二引线的第一端和电连接到所述第二电极的凹槽部分的第二端。
2.根据权利要求1所述的TMOV装置，其中，所述第二电极的凹槽部分比所述第二电极的周围部分更薄。
3.根据权利要求2所述的TMOV装置，其中，所述第二电极的凹槽部分的厚度在1.32毫米至4.33毫米的范围内，并且所述第二电极的周围部分的厚度在1.6毫米至4.8毫米的范围内。
4.根据权利要求1所述的TMOV装置，其中，所述凹槽部分为圆形。
5.根据权利要求1所述的TMOV装置，其中，所述凹槽部分为环形。
6.根据权利要求1所述的TMOV装置，其中，所述凹槽部分为矩形。
7.根据权利要求1所述的TMOV装置，其中，所述TCO元件由导电材料形成，并且适于在达到预定温度时熔化并分离。
8.根据权利要求1所述的TMOV装置，其中，所述介质阻挡部防止所述第二引线与所述第二电极之间的直接电连接。
9.根据权利要求1所述的TMOV装置，其中，所述第一电极具有形成在其中的凹槽部分，并且其中所述第一引线连接到所述第一电极的凹槽部分。
10.根据权利要求1所述的TMOV装置，其中，所述MOV芯片由含有嵌入在陶瓷内的氧化锌颗粒的成分形成。
11.根据权利要求1所述的TMOV装置，其中，所述介质阻挡部由陶瓷形成。
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