浪涌保護(hù)元件介紹

電子電路需要面對不穩(wěn)定的市電波動(dòng),雷擊,ESD等各種惡劣環(huán)境考驗(yàn), 為了保證長期可靠穩(wěn)定工作,需要通過添加保護(hù)元件來解決浪涌沖擊問題. 常見的浪涌保護(hù)元件,包括壓敏電阻,TVS,放電管,自回復(fù)保險(xiǎn)絲等, 本文對各類元件做簡單介紹.

1. 壓敏電阻?VDR

“壓敏電阻"是一種具有非線性伏安特性的電阻器件，主要用于在電路承受過壓時(shí)進(jìn)行電壓鉗位，吸收多余的電流以保護(hù)敏感器件。英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡寫為“VDR”, 或者叫做“Varistor"。壓敏電阻器的電阻體材料是半導(dǎo)體，所以它是半導(dǎo)體電阻器的一個(gè)品種。

現(xiàn)在大量使用的"氧化鋅"（ZnO）壓敏電阻器，它的主體材料有二價(jià)元素鋅（Zn）和六價(jià)元素氧（O）所構(gòu)成。所以從材料的角度來看，氧化鋅壓敏電阻器是一種“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半導(dǎo)體”。因此也有稱為MOV(Metal Oxide Varistor)金屬氧化物壓敏電阻.

壓敏電阻相應(yīng)速度ns級,高于氣體放電管,稍慢于TVS. 吸收浪涌能力強(qiáng). 可以適合一般電子電路的電壓浪涌,ESD,雷擊等各種過壓保護(hù),因此廣泛應(yīng)用于各種電路中.

2. 瞬態(tài)抑制二極管 ? ?TVS

瞬態(tài)抑制二極管?TVS(Transient Voltage Suppressor), 原理與穩(wěn)壓二極管類似,如果高于標(biāo)志上的擊穿電壓，TVS二極管就會(huì)導(dǎo)通，與穩(wěn)壓二極管相比，TVS二極管有更高的電流導(dǎo)通能力。

TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，以10^-12S 量級速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗瑫r(shí)吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率當(dāng)它的兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，TVS能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩梗晕找粋€(gè)瞬間大電流，把它的兩端電壓箝制在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而保護(hù)后面的電路元件不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。

具有極快的響應(yīng)時(shí)間（亞納秒級）和相當(dāng)高的浪涌吸收能力。是普遍使用的一種高效電壓保護(hù)器件.?

3.氣體放電管 ? ?GDT

氣體放電管GDT(Gas Discharge Tubes)，內(nèi)部由兩個(gè)或多個(gè)帶間隙的金屬電極，充以惰性氣體氬氣，氖氣構(gòu)成，當(dāng)加到兩電極端的電壓達(dá)到使氣體放電管內(nèi)的氣體擊穿時(shí)，氣體放電管開始放電，由高阻抗變成低阻抗，使浪涌電壓迅速短路至接近零電壓，并將過電流釋放入地，從而對后續(xù)電路起到保護(hù)作用。?

氣體的放電管, 漏電流下,吸收浪涌能力很強(qiáng), 可用于雷擊吸收. 但相應(yīng)速度較慢, us級. 所以在速度要求高的場合往往需要與高速的保護(hù)器件配合使用.

4. 半導(dǎo)體放電管? ? TSS

半導(dǎo)體放電管TSS (Thyristor Surge Suppressors) 也叫做固體放電管，是一種開關(guān)型的浪涌過壓保護(hù)器件. 它的工作原理類似于晶閘管，內(nèi)部為4層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu), 有三個(gè)PN結(jié).?依靠PN結(jié)的擊穿電流觸發(fā)器件導(dǎo)通放電，,導(dǎo)通一定的時(shí)間后呈低阻狀態(tài)，從而可以流過很大的浪涌電流或脈沖電流；當(dāng)浪涌脈沖過后，電壓要低于它的斷流電壓才能恢復(fù)到開路狀態(tài).

半導(dǎo)體過壓保護(hù)器是根據(jù)可控硅原理采用離子注入技術(shù)生產(chǎn)的一種新型保護(hù)器件，具有精確導(dǎo)通、快速響應(yīng)（響應(yīng)時(shí)間ns級）、浪涌吸收能力較強(qiáng)、雙向?qū)ΨQ、可靠性高等特點(diǎn)。

5. 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲? ? PTC

自恢復(fù)保險(xiǎn)絲是一種過流電子保護(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，摻加導(dǎo)電粒子材料后，經(jīng)過特殊的工藝加工而成。傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲過流保護(hù)，僅能保護(hù)一次，燒斷了需更換，而自恢復(fù)保險(xiǎn)絲具有過流過熱保護(hù)，自動(dòng)恢復(fù)雙重功能

PTC (Positive temperature coefficient) 即正溫度系數(shù)元件, 利用自熱原理,在通過大電流時(shí), 經(jīng)過相變的材料會(huì)呈現(xiàn)出電阻沿狹窄溫度范圍內(nèi)急劇增加幾個(gè)至十幾個(gè)數(shù)量級的現(xiàn)象，即非線性PTC效應(yīng)。相當(dāng)多種類型的導(dǎo)電聚合體會(huì)呈現(xiàn)出這種效應(yīng)，如高分子PTC熱敏電阻。PTC響應(yīng)對于限流和過流保護(hù)是非常合適, 相對一般電阻的限流作用, PTC由于其陡峭的阻溫特性,是的保護(hù)速度迅速, 功耗低 .?

上面介紹了5種常見的浪涌保護(hù)器件, 其中前三種都是限壓型的電壓保護(hù)元件, 第5種則是限流型的過流保護(hù)元件. 每種元件各有特點(diǎn), 有對應(yīng)的應(yīng)用場合, 關(guān)于各種元件的優(yōu)缺點(diǎn)比較和應(yīng)用將在后面的文章介紹.