過流過壓電路保護元器件應用分析

電子電路的精密元器件很容易在過壓、過流、浪湧等情況時損壞。隨著技術的發展，電子電路的產品日益多樣化和複雜化，電路保護則變得尤為重要。電路被動保護元件也從簡單的保險絲，種類多樣化，防護效能更加優越。

1）由於電路板的整合度越來越高，價格也跟著水漲船高，為此需要加強防護降低成本；

2）半導體器件，IC的工作電壓愈來愈低，電路保護的目的是降低能耗損失，減少發熱現象，延長使用壽命；

3）車載裝置，使用環境條件比一般電子產品更加惡劣，汽車行駛狀況萬變，汽車啟動時產生很大的瞬間峰值電壓等。因此，在為這些電子裝置配套產品的電源介面卡中，一般要使用過壓保護元件；

4）通訊裝置，通訊場所對防雷浪湧有一定的要求，在這些裝置中使用過壓保護、過流保護元件就變得重要起來，它們是保證使用者人身安全和通訊正常的關鍵；

5）大部分電子產品出現的故障，都是電子裝置電路中出現的過壓或者電路現象造成的，隨著人們對電子裝置質量的要求越來越高，電子電路保護也變得更加不容忽視。

一、過壓保護元器件

1）瞬態TVS抑制二極體

瞬態抑制器TVS二極體廣泛應用於半導體及敏感器件的保護，通常用於二級保護，用在陶瓷氣體放電管之後的二級保護，也可直接用於產品的一級保護。其特點為反應速度快（為 ps 級） 、小體積、脈衝功率大 、箝位電壓低等。其 10/1000μs波脈衝功率從200W ～30KW，脈衝峰值電流從 0。52A～544A ，擊穿電壓從6。8V～550V，便於各種不同電壓的電路使用。

2）壓敏電阻

壓敏電阻的響應時間為ns級，比空氣放電管快，比TVS管稍慢一些，一般情況下用於電子電路的過電壓保護。壓敏電阻的結電容一般在幾百到幾千pf的數量級範圍，不宜直接應用在高頻訊號線路的保護中，應用在交流電路的保護中時，因為其結電容較大會增加漏電流，在設計防護電路時需要充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大，但比氣體放電管小。貼片壓敏電阻主要用於保護元件和電路，防止在電源供應、控制和訊號線產生的ESD。

二、防雷保護元器件

1）陶瓷氣體放電管

防雷器件中應用最廣泛的是陶瓷氣體放電管，無論是直流電源的防雷還是各種訊號的防雷，陶瓷氣體放電管都能起到很好的防護作用。其最大的特點是通流量大，級間電容小，絕緣電阻高，擊穿電壓可選範圍大。

2）半導體放電管

半導體放電管是一種過壓保護器件，是利用閘流體原理製成的，依靠PN接面的擊穿電流觸發器件導通放電，可以流過很大的浪湧電流或脈衝電流。其擊穿電壓的範圍，構成了過壓保護的範圍。固體放電管使用時可直接跨接在被保護電路兩端。具有精確導通、快速響應（響應時間ns級）、浪湧吸收能力較強、雙向對稱、可靠性高等特點。

3）玻璃放電管

玻璃放電管（強效放電管、防雷管）是20世紀末新推出的防雷器件，它兼有陶瓷氣體放電管和半導體過壓保護器的優點：絕緣電阻高（≥10^8Ω）、極間電容小（≤0。8pF）、放電電流較大（最大達3 kA）、雙向對稱性、反應速度快（不存在衝擊擊穿的滯後現象）、效能穩定可靠、導通後電壓較低，此外還有直流擊穿電壓高（最高達5000V）、體積小、壽命長等優點。其缺點是直流擊穿電壓分散性較大（±20%）

三、過流保護元器件

1）自恢復保險絲

自恢復保險絲PPTC就是一種過流電子保護元件，採用高分子有機聚合物在高壓、高溫，硫化反應的條件下，攙加導電粒子材料後，經過特殊的工藝加工而成。電路正常工作時它的阻值很小（壓降很小），當電路出現過流使溫度升高時，阻值急劇增大幾個數量級，使電路中的電流減小到安全值以下，從而使後面的電路得到保護，過流消失後自動恢復為低阻值。

2）ESD靜電放電二極體

ESD靜電放電二極體是一種過壓、防靜電保護元件，是為高速資料傳輸應用的I/O埠保護設計的器件。ESD靜電二極體是用來避免電子裝置中的敏感電路受到ESD（靜電放電）的影響。可提供非常低的電容，具有優異的傳輸線脈衝（TLP）測試，以及IEC6100-4-2測試能力，尤其是在多采樣數高達1000之後，進而改善對敏感電子元件的保護。