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                  第二講：瞬態抑製二極管（TVS）如何進行電路保護
                  第四講：氣體放電管如何保護電路不受雷電浪湧的損壞

1
、壓敏電阻的定義及參數

yamindianzushiyizhongxianyaxingbaohuqijian。liyongyamindianzudefeixianxingtexing
，dangguodianyachuxianzaiyamindianzudeliangjijian
，yamindianzukeyijiangdianyaqianweidaoyigexiangduigudingdedianyazhi，congershixianduihoujidianludebaohu。yamindianzudezhuyaocanshuyou：壓敏電壓
、通流容量
、結電容

、響應時間等。

壓敏電阻用字母“MY”表示
，如加J為家用，後麵的字母W
、G、P、L、H
、Z、B
、C、N、K分別用於穩壓、過壓保護、高頻電路

、防雷、滅弧
、消噪、補償、消磁、高gao能neng或huo高gao可ke靠kao等deng方fang麵mian。壓ya敏min電dian阻zu雖sui然ran能neng吸xi收shou很hen大da的de浪lang湧yong電dian能neng量liang
，但dan不bu能neng承cheng受shou毫hao安an級ji以yi上shang的de持chi續xu電dian流liu

，在zai用yong作zuo過guo壓ya保bao護hu時shi必bi須xu考kao慮lv到dao這zhe一yi點dian。壓ya敏min電dian阻zu的de選xuan用yong
，一yi般ban選xuan擇ze標biao稱cheng壓ya敏min電dian壓yaV1mA和通流容量兩個參數。

a、所謂壓敏電壓
，即擊穿電壓或閾值電壓。指在規定電流下的電壓值，大多數情況下用1mA直流電流通入壓敏電阻器時測得的電壓值
，其產品的壓敏電壓範圍可以從10－9000V不等。可根據具體需要正確選用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC
，式中，Vp為電路額定電壓的峰值。VAC為額定交流電壓的有效值。ZnO壓敏電阻的電壓值選擇是至關重要的
，它關係到保護效果與使用壽命。如一台用電器的額定電源電壓為220V
，則壓敏電阻電壓值V1mA=1.5Vp=1.5××220V=476V，V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V
，因此壓敏電阻的擊穿電壓可選在470－480V之間。

b、所謂通流容量，即最大脈衝電流的峰值是環境溫度為25℃情況下，對於規定的衝擊電流波形和規定的衝擊電流次數而言
，壓敏電壓的變化不超過± 10％時的最大脈衝電流值。為了延長器件的使用壽命，ZnO壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)所(suo)吸(xi)收(shou)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)幅(fu)值(zhi)應(ying)小(xiao)於(yu)手(shou)冊(ce)中(zhong)給(gei)出(chu)的(de)產(chan)品(pin)最(zui)大(da)通(tong)流(liu)量(liang)。然(ran)而(er)從(cong)保(bao)護(hu)效(xiao)果(guo)出(chu)發(fa)，要(yao)求(qiu)所(suo)選(xuan)用(yong)的(de)通(tong)流(liu)量(liang)大(da)一(yi)些(xie)好(hao)。在(zai)許(xu)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia)，實(shi)際(ji)發(fa)生(sheng)的(de)通(tong)流(liu)量(liang)是(shi)很(hen)難(nan)精(jing)確(que)計(ji)算(suan)的(de)，則(ze)選(xuan)用(yong)2－20KAdechanpin。rushoutouchanpindetongliuliangbunengmanzushiyongyaoqiushi
，kejiangjizhidangedeyamindianzubinglianshiyong，binglianhoudeyamindianbubian，qitongliuliangweigedanzhiyamindianzushuzhizhihe。yaoqiubingliandeyamindianzufuantexingjinliangxiangtong
，fouzeyiyinqifenliubujunyunersunhuaiyamindianzu。

2、壓敏電阻與其它保護技術的比較

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其響應速度可以滿足要求。壓敏電阻的結電容一般在幾百到幾千Pf的de數shu量liang級ji範fan圍wei
，很hen多duo情qing況kuang下xia不bu宜yi直zhi接jie應ying用yong在zai高gao頻pin信xin號hao線xian路lu的de保bao護hu中zhong，應ying用yong在zai交jiao流liu電dian路lu的de保bao護hu中zhong時shi
，因yin為wei其qi結jie電dian容rong較jiao大da會hui增zeng加jia漏lou電dian流liu，在zai設she計ji防fang護hu電dian路lu時shi需xu要yao充chong分fen考kao慮lv。壓ya敏min電dian阻zu的de通tong流liu容rong量liang較jiao大da，但dan比bi氣qi體ti放fang電dian管guan小xiao。 詳細內容，可參見TVS管
、穩壓二極管和壓敏電阻的區別
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3、壓敏電阻技術介紹
 
壓敏電阻本體結構由以晶粒邊界分隔的導電ZNO晶粒矩陣組成，該晶粒邊界具有P-N結半導體特性。 這些邊界負責阻擋低電壓的傳導
，同時在較高電壓下產生非線性導電性。


壓敏電阻具有對稱
、突然的擊穿特性曲線（見圖1），使其可提供出色的瞬態抑製性能。 當受到高瞬態電壓衝擊時
，壓敏電阻阻抗將變化多個數量級
，從近於開路變為高導電級別，進而將電壓鉗製在一個安全水平。 壓敏電阻吸收瞬態脈衝的潛在破壞能量，保護脆弱的電路元件。

當設備主體中遍布的ZNO 晶粒間出現導電現象時，壓敏電阻比相應的單P-N結產品（如齊納二極管）具有更強大的性能。 壓敏電阻中，能量在整個設備主體中被均衡吸收
，因而其產生的熱量可得到平均的分布。 壓敏電阻能以多種進行燒結製造形狀
，如盤式、芯片式和管式等

，電氣性質則主要由壓敏電阻機體的外形尺寸所決定。 能量額定值由體積所決定
，額定電壓由厚度或電流路徑的長度所決定，電流能力由沿垂直於電流流動方向測定的麵積所決定。

4、壓敏電阻的應用原理

壓敏電阻器是一種具有瞬態電壓抑製功能的元件
，可以用來代替瞬態抑製二極管、齊納二極管和電容器的組合。壓敏電阻器可以對IC及其它設備的電路進行保護，防止因靜電放電、浪湧及其它瞬態電流（如雷擊等）而造成對它們的損壞。使用時隻需將壓敏電阻器並接於被保護的IC或設備電路上，當電壓瞬間高於某一數值時，壓敏電阻器阻值迅速下降

，導通大電流
，從而保護IC或電器設備

；當電壓低於壓敏電阻器工作電壓值時，壓敏電阻器阻值極高，近乎開路，因而不會影響器件或電器設備的正常工作。

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、壓敏電阻的選用

選用壓敏電阻器前，應先了解以下相關技術參數：

標稱電壓是指在規定的溫度和直流電流下，壓敏電阻器兩端的電壓值。
漏電流是指在25℃條件下，當施加最大連續直流電壓時

，壓敏電阻器中流過的電流值。

等級電壓是指壓敏電阻中通過8／20等級電流脈衝時在其兩端呈現的電壓峰值。

通流量是表示施加規定的脈衝電流（8／20μs）波形時的峰值電流。

浪湧環境參數包括最大浪湧電流Ipm（或最大浪湧電壓Vpm和浪湧源阻抗Zo）、浪湧脈衝寬度Tt、相鄰兩次浪湧的最小時間間隔Tm以及在壓敏電阻器的預定工作壽命期內
，浪湧脈衝的總次數N等。

6
、對於電路浪湧和瞬變防護時壓敏電阻的應用連接
，大致可分為四種類型：

第一種：電源線之間或電源線和大地之間的連接

作zuo為wei壓ya敏min電dian阻zu器qi，最zui具ju有you代dai表biao性xing的de使shi用yong場chang合he是shi在zai電dian源yuan線xian及ji長chang距ju離li傳chuan輸shu的de信xin號hao線xian遇yu到dao雷lei擊ji而er使shi導dao線xian存cun在zai浪lang湧yong脈mai衝chong等deng情qing況kuang下xia對dui電dian子zi產chan品pin起qi保bao護hu作zuo用yong。一yi般ban在zai線xian間jian接jie入ru壓ya敏min電dian阻zu器qi可ke對dui線xian間jian的de感gan應ying脈mai衝chong有you效xiao，而er在zai線xian與yu地di間jian接jie入ru壓ya敏min電dian阻zu則ze對dui傳chuan輸shu線xian和he大da地di間jian的de感gan應ying脈mai衝chong有you效xiao。若ruo進jin一yi步bu將jiang線xian間jian連lian接jie與yu線xian地di連lian接jie兩liang種zhong形xing式shi組zu合he起qi來lai，則ze可ke對dui浪lang湧yong脈mai衝chong有you更geng好hao的de吸xi收shou作zuo用yong。

第二種：負荷中的連接

它(ta)主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)對(dui)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai)突(tu)然(ran)開(kai)閉(bi)引(yin)起(qi)的(de)感(gan)應(ying)脈(mai)衝(chong)進(jin)行(xing)吸(xi)收(shou)，以(yi)防(fang)止(zhi)元(yuan)件(jian)受(shou)到(dao)破(po)壞(huai)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，隻(zhi)要(yao)並(bing)聯(lian)在(zai)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai)上(shang)就(jiu)可(ke)以(yi)了(le)
，但(dan)根(gen)據(ju)電(dian)流(liu)種(zhong)類(lei)和(he)能(neng)量(liang)大(da)小(xiao)的(de)不(bu)同(tong)
，可(ke)以(yi)考(kao)慮(lv)與(yu)R－C串聯吸收電路合用。

第三種：接點間的連接

這種連接主要是為了防止感應電荷開關接點被電弧燒壞的情況發生，一般與接點並聯接入壓敏電阻器即可。

第四種：主要用於半導體器件的保護連接

這種連接方式主要用於可控矽
、大(da)功(gong)率(lv)三(san)極(ji)管(guan)等(deng)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)
，一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)與(yu)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)並(bing)聯(lian)的(de)方(fang)式(shi)，以(yi)限(xian)製(zhi)電(dian)壓(ya)低(di)於(yu)被(bei)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)的(de)耐(nai)壓(ya)等(deng)級(ji)，這(zhe)對(dui)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)是(shi)一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)的(de)保(bao)護(hu)。

7、壓敏電阻進行ESD防護時需注意的問題

1）壓敏電阻響應的時間應小於ESD電壓上升的時間，因此必須選用片式壓敏電阻進行ESD防護


，片式壓敏電阻響應時間小於0.5ns,而插件式壓敏電阻由於引腳的影響，響應時間較慢。

2）壓敏電阻最大直流（交流）工作電壓應大於線路上的工作電壓。

3）對於高速信號傳輸線上的ESD防護盡量選用電容量小的壓敏電阻。

4）安全起見，壓敏電阻瞬態內阻Rv<1/5R(R為被保護線路上的內阻）


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、過電壓防護時應注意

1）壓敏電阻最大直流（交流）工作電壓大於被保護線路上的工作電壓

2）壓敏電阻的通流能力、能量耐受能力要大於線路上可能出現的電流
、能量的峰值。

3）壓敏電阻的限製電壓必須低於被保護線路所能承受的最大的電壓。

4）條件允許盡可能選用容量比較大的壓敏電阻進行過電壓防護
，因為一般說來，容量大

，通流能力
、能量耐受能力越強。