電路保護主要有兩種形式：過壓保護和過流保護。選擇適當的電路保護器件是實現高效
、可(ke)靠(kao)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)設(she)計(ji)的(de)關(guan)鍵(jian)
，涉(she)及(ji)到(dao)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)的(de)選(xuan)型(xing)，我(wo)們(men)就(jiu)必(bi)須(xu)要(yao)知(zhi)道(dao)各(ge)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)的(de)作(zuo)用(yong)。在(zai)選(xuan)擇(ze)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)的(de)時(shi)候(hou)我(wo)們(men)要(yao)知(zhi)道(dao)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)不(bu)應(ying)幹(gan)擾(rao)受(shou)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)的(de)正(zheng)常(chang)行(xing)為(wei)，此(ci)外(wai)，其(qi)還(hai)必(bi)須(xu)防(fang)止(zhi)任(ren)何(he)電(dian)壓(ya)瞬(shun)態(tai)造(zao)成(cheng)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)重(zhong)複(fu)性(xing)或(huo)非(fei)重(zhong)複(fu)性(xing)的(de)不(bu)穩(wen)定(ding)行(xing)為(wei)。

 

電路保護最常見的器件有三：GDT、MOV和TVS

 

 

在正常的工作條件下，一隻GDT的並聯阻抗約為1TΩ

，並聯電容為1pF以下。當施加在GDT兩端的電勢低於氣體電離電壓(即“輝光”電壓)時
，GDT的小漏電流(典型值小於1pA)和小電容幾乎不發生變化。一旦GDT達da到dao輝hui光guang電dian壓ya，其qi並bing聯lian阻zu抗kang將jiang急ji劇ju下xia降jiang，從cong而er電dian流liu流liu過guo氣qi體ti。不bu斷duan增zeng加jia的de電dian流liu使shi大da量liang氣qi體ti形xing成cheng等deng離li子zi體ti，等deng離li子zi體ti又you使shi該gai器qi件jian上shang的de電dian壓ya進jin一yi步bu降jiang低di至zhi15V左右。當瞬變源不再繼續提供等離子電流時
，等離子體就自動消失。GDT的淨效果是一種消弧作用，它能在1ms內將瞬變事件期間的電壓限製在大約15V以下。GDT的一個主要優點是迫使大部分能量消耗在瞬變的源阻抗中

，而不是消耗在保護器件或被保護的電路中。GDT的觸發電壓由信號電壓的上升速率(dV/dt)、GDT的電極間隔、氣體類型以及氣體壓力共同確定。該器件可以承受高達20 kA的電流。

 

GDT有單極和三極兩種形式。三極GDT是一個看似簡單的器件，能在大難臨頭的關鍵時刻保持一個差分線對的平衡：shaoxudebuduichengkeyishishunbianmaichongyouxianouhedaopinghengkuixiandemouyice，yinerchanshengyigejudadechafenxinhao。jishishunbianshijianduichengdifashengzaipinghengkuixianshang，lianggebaohuqijianxiangyingtexingdeweixiaochabieyehuishiyigepohuaixingdemaichongzhenfuchuxianzaixitongdeshuruduanshang。sanjiGDTzaiyigejuyougongyongqitirongjideguanneitigongyigechafenqijianhelianggebinglianqijian。zaochengyiduidianjidaotongderenhetiaojiandouhuishisuoyousangedianjizhijiandaotong

，yinweiqitidezhuangtai(絕緣狀態
、電離狀態或等離子狀態)決定了放電管的行為。

 

 

它是一種是隨電壓而變化的非線性電阻器。燒結的金屬氧化物形成一種猶如兩個背對背串接的齊納二極管的結構。在正常工作情況下，MOV的典型漏電流為10mA量級，並聯電容約為45pF。電壓升高到超過MOV閾yu值zhi
，就jiu會hui使shi其qi中zhong一yi個ge分fen布bu式shi齊qi納na二er極ji管guan產chan生sheng雪xue崩beng

，因yin而er使shi該gai器qi件jian對dui被bei保bao護hu的de節jie點dian進jin行xing箝qian位wei。不bu斷duan增zeng加jia的de電dian流liu最zui終zhong使shi器qi件jian兩liang端duan的de電dian壓ya上shang升sheng——這是大多數批量材料都有的一個限製因素。

　　

作為一種箝位器件，MOV能大量吸引瞬變能量
，而氣體放電管則將瞬變能量耗散在瞬變源阻抗以及瞬變源與被保護節點之間的電阻中。在容許MOV的漏電和並聯電容的應用場合(如電源

、POTS和工業傳感器)，MOV可配合GDT，對閃電引起的瞬變進行良好的二次防護，因為MOV的觸發速度要比氣體等離子體避雷器快一個數量級。反複出現的過熱應力的累積會使MOV過熱，降低其性能。因此，務必仔細分析你打算支持的瞬變規範
，確定你要求MOV吸收的總能量和最壞情況下的瞬變重複率，保守地製定器件的規格。

 

 

一個TVS的並聯電容通常隻有幾十皮法
，但有些新的TVS的並聯電容增加了不到10pF。電壓最低的TVS，其漏電流往往為100mA以上，而工作電壓為12V以上的TVS，其漏電流則為5mA以下。

　　

當前TVS的發展趨勢是提高集成度，支持高密度便攜設備。在芯片尺寸封裝中包含多個器件，使節點間隙更好地匹配被保護的IC或接口連接器。集成的TVS與EMI濾波器可在一個封裝內完成兩個關鍵任務，並可簡化通過I/O口布放總線的工作。多個TVS封裝因其小巧而成為高密度組件中最常見的保護器件。

 

 

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)。具(ju)體(ti)可(ke)分(fen)為(wei)以(yi)下(xia)四(si)點(dian)：

　　

在反應時間上
，壓敏電阻介於TVS管和氣體放電管之間，TVS管為皮秒級，壓敏電阻略慢，為納秒級;而氣體放電管最慢，通常為幾十個納秒甚至更多。

　　

在通流容量上
，壓敏電同樣介於TVS管和氣體放電管之間，TVS管通常隻有幾百A;而壓敏電阻按不同規格
，可通過數KA到數十KA的單次8/20μS浪湧電流;而對於氣體放電管來說通常10KA級別8/20μS浪湧電流可導通數百次。

　　

從原理上看，TVS管基於二極管雪崩效應;壓敏電阻器基於氧化鋅晶粒間的勢壘作用;而氣體放電管則是基於氣體擊穿放電。

　　

在電壓範圍方麵
，TVS管通常為5.5V到550V;壓敏電阻的範圍較寬，可從10V到9000V;而氣體放電管可從75V到3500V。

　　

這(zhe)三(san)種(zhong)器(qi)件(jian)各(ge)有(you)各(ge)的(de)絕(jue)技(ji)，如(ru)何(he)選(xuan)擇(ze)，就(jiu)看(kan)你(ni)想(xiang)要(yao)防(fang)止(zhi)的(de)損(sun)害(hai)是(shi)什(shen)麼(me)了(le)
，而(er)且(qie)在(zai)具(ju)體(ti)的(de)防(fang)護(hu)方(fang)案(an)設(she)計(ji)時(shi)，並(bing)沒(mei)有(you)規(gui)定(ding)說(shuo)隻(zhi)能(neng)選(xuan)擇(ze)一(yi)種(zhong)防(fang)護(hu)器(qi)件(jian)。FAE工程師完全可以根據實際的防護應用
，將這三大主力電路保護器件組合使用
，相信其迭加的防護能力一定優於單獨使用的防護等級。

 

來舉個例子：在電源係統的防雷保護電路中
，采用壓敏電阻與陶瓷氣體放電管配合使用的方案很多，特別是在鐵路、通信係統已被廣泛使用。壓敏電阻與陶瓷氣體放電管配合使用的保護電路盡管有許多優點，例如：降低殘壓
、控製壓敏電阻的劣化等，但在使用過程中如果電路設計或元件選型存在問題，可能會導致保護電路出現燃燒、爆炸等故障
，影響係統的正常運行，因此在選型環節
，工程師一定要進行多次模擬測試，從而實現防護方案的可靠性和實用性。