常用的電路保護(hù)元件有哪些

電路保護(hù)的重要性

（1）隨著電子產(chǎn)品發(fā)展的需求，IC的功能（集成度）也越來(lái)越強(qiáng)，其“身價(jià)”自然越來(lái)越高貴，因而需要加強(qiáng)保護(hù)。

（2）為了降低功耗、減少發(fā)熱、延長(zhǎng)使用壽命，半導(dǎo)體元件和IC的工作電壓越來(lái)越低，據(jù)SIA（美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)）統(tǒng)計(jì)，目前工作電壓在1.5V左右，到2004年將降到1.2V以下，因而其抗過(guò)電流/過(guò)電壓的能力需要適應(yīng)新的保護(hù)要求。

（3）移動(dòng)式電子產(chǎn)品越來(lái)越多，如手持機(jī)、PDA、筆記本電腦、攝錄機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、光盤(pán)機(jī)等，這些電子產(chǎn)品都需要電池組件作為，在電池組件和電池充電器中都必須配備保護(hù)元件。

（4）在現(xiàn)代豪華型汽車(chē)中，裝備的電子設(shè)備越來(lái)越多，而且工作條件比一般的電子產(chǎn)品更惡劣，如汽車(chē)行駛狀況和環(huán)境瞬息萬(wàn)變、汽車(chē)起動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的瞬間峰值電壓等。因此，在為這些電子設(shè)備配套的電源適配器中，一般都需要同時(shí)安裝過(guò)電流和過(guò)電壓保護(hù)元件。

（5）眾多電力/電子產(chǎn)品都需要防止雷擊以及電源線與電話線的交擾，以保證正常通信和用戶人身安全。所以，隨著電力/電子產(chǎn)品的發(fā)展，過(guò)電流/過(guò)電壓保護(hù)元件的需求呈上升趨勢(shì)。

（6）據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電子產(chǎn)品出現(xiàn)的故障中，有75%是由于過(guò)電流/過(guò)電壓造成的。IBM曾分析過(guò)計(jì)算機(jī)電源的故障原因，其中88.5%是由于過(guò)電流/過(guò)電壓造成的。隨著人們對(duì)電子產(chǎn)品質(zhì)量的苛求，制造廠家為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，就必須大量采用電路保護(hù)元件。

常用的電路保護(hù)元件

一、防雷器件

1、陶瓷氣體放電管：

防雷器件中應(yīng)用最廣泛的是陶瓷氣體放電管，之所以說(shuō)陶瓷氣體放電管是應(yīng)用最廣泛的防雷器件，是因?yàn)闊o(wú)論是直流電源的防雷還是各種信號(hào)的防雷，陶瓷氣體放電管都能起到很好的防護(hù)作用。其最大的特點(diǎn)是通流量大，級(jí)間電容小，絕緣電阻高，擊穿電壓可選范圍大。

2、半導(dǎo)體放電管：

半導(dǎo)體放電管是一種過(guò)壓保護(hù)器件，是利用晶閘管原理制成的，依靠PN結(jié)的擊穿電流觸發(fā)器件導(dǎo)通放電，可以流過(guò)很大的浪涌電流或脈沖電流。其擊穿電壓的范圍，構(gòu)成了過(guò)壓保護(hù)的范圍。固體放電管使用時(shí)可直接跨接在被保護(hù)電路兩端。具有精確導(dǎo)通、快速響應(yīng)（響應(yīng)時(shí)間ns級(jí)）、浪涌吸收能力較強(qiáng)、雙向?qū)ΨQ(chēng)、可靠性高等特點(diǎn)。

3、玻璃放電管：

玻璃放電管（強(qiáng)效放電管、防雷管）是20世紀(jì)末新推出的防雷器件，它兼有陶瓷氣體放電管和半導(dǎo)體過(guò)壓保護(hù)器的優(yōu)點(diǎn)：絕緣電阻高（≥10^8Ω）、極間電容小（≤0.8pF）、放電電流較大（最大達(dá)3kA）、雙向?qū)ΨQ(chēng)性、反應(yīng)速度快（不存在沖擊擊穿的滯后現(xiàn)象）、性能穩(wěn)定可靠、導(dǎo)通后電壓較低，此外還有直流擊穿電壓高（最高達(dá)5000V）、體積小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是直流擊穿電壓分散性較大（±20%）。

二、過(guò)壓器件

1、壓敏電阻：

壓敏電阻也是一種用得最多的限壓器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過(guò)電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。壓敏電阻的響應(yīng)時(shí)間為ns級(jí)，比空氣放電管快，比TVS管稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過(guò)電壓保護(hù)其響應(yīng)速度可以滿足要求。壓敏電阻的結(jié)電容一般在幾百到幾千pF的數(shù)量級(jí)范圍，很多情況下不宜直接應(yīng)用在高頻信號(hào)線路的保護(hù)中，應(yīng)用在交流電路的保護(hù)中時(shí)，因?yàn)槠浣Y(jié)電容較大會(huì)增加漏電流，在設(shè)計(jì)防護(hù)電路時(shí)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。

2、貼片壓敏電阻的作用：

貼片壓敏電阻主要用于保護(hù)元件和電路，防止在電源供應(yīng)、控制和信號(hào)線產(chǎn)生的ESD。

3、瞬態(tài)抑制二極管：

瞬態(tài)抑制器TVS二極管廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體及敏感器件的保護(hù)，通常用于二級(jí)保護(hù)?；径紩?huì)是用于在陶瓷氣體放電管之后的二級(jí)保護(hù)，也有用戶直接將其用于產(chǎn)品的一級(jí)保護(hù)。其特點(diǎn)為反應(yīng)速度快（為ps級(jí)），體積小，脈沖功率較大，箝位電壓低等。其10/1000μs波脈沖功率從400W～30KW，脈沖峰值電流從0.52A～544A；擊穿電壓有從6.8V～550V的系列值，便于各種不同電壓的電路使用。

三、過(guò)流器件

1、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲：

自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC就是一種過(guò)流電子保護(hù)元件，采用高分子有機(jī)聚合物在高壓、高溫，硫化反應(yīng)的條件下，攙加導(dǎo)電粒子材料后，經(jīng)過(guò)特殊的工藝加工而成。自恢復(fù)保險(xiǎn)絲（PPTC：高分子自恢復(fù)保險(xiǎn)絲）是一種正溫度系數(shù)聚合物熱敏電阻，作過(guò)流保護(hù)用，可代替電流保險(xiǎn)絲。電路正常工作時(shí)它的阻值很小（壓降很?。?，當(dāng)電路出現(xiàn)過(guò)流使它溫度升高時(shí)，阻值急劇增大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，使電路中的電流減小到安全值以下，從而使后面的電路得到保護(hù)，過(guò)流消失后自動(dòng)恢復(fù)為低阻值。

四、靜電元件

1、ESD靜電放電二極管：

ESD靜電放電二極管是一種過(guò)壓、防靜電保護(hù)元件，是為高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用的I/O端口保護(hù)設(shè)計(jì)的器件。ESD靜電二極管是用來(lái)避免電子設(shè)備中的敏感電路受到ESD（靜電放電）的影響?？商峁┓浅５偷碾娙?，具有優(yōu)異的傳輸線脈沖（TLP）測(cè)試，以及IEC6100-4-2測(cè)試能力，尤其是在多采樣數(shù)高達(dá)1000之后，進(jìn)而改善對(duì)敏感電子元件的保護(hù)。

3、電感的作用：

電磁的關(guān)系相信大家都清楚，電感的作用就是在電路剛開(kāi)始的時(shí)候，一切還不穩(wěn)定的時(shí)候，如果電感中有電流通過(guò)，就一定會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與電流方向相反的感應(yīng)電流（法拉第電磁感應(yīng)定律（），等到電路運(yùn)行了一段時(shí)間后，一切都穩(wěn)定了，電流沒(méi)有什么變化了，電磁感應(yīng)也就不會(huì)產(chǎn)生電流，這時(shí)候就穩(wěn)定了，不會(huì)出現(xiàn)突發(fā)性的變故，從而保證了電路的安全，就像水車(chē)，一開(kāi)始由于阻力轉(zhuǎn)動(dòng)的比較慢，后來(lái)慢慢趨于平和。

3、磁珠的作用：

磁珠有很高的電阻率和磁導(dǎo)率，它等效于電阻和電感串聯(lián)，但電阻值和電感值都隨頻率變化。它比普通的電感有更好的高頻濾波特性，在高頻時(shí)呈現(xiàn)阻性，所以能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗，從而提高調(diào)頻濾波效果，在以太網(wǎng)芯片上用到過(guò)。