電路系統(tǒng)中自身產(chǎn)生的操作過電壓、通過電源線和信號線傳導電磁感應產(chǎn)生的感應過電壓都會對電子設備遭受致命的過電壓危害，而動輒上千伏的靜電放電（ESD）也使電子設備尤其使敏感高性能的IC芯片損害或誤動作。解決這些問題，壓敏電阻是高性價比的解決方案，那么在選擇壓敏電阻時需要考慮哪些因素呢？在使用壓敏電阻時會碰到的諸如內阻不匹配這樣的問題又該如何解決呢？對于這些問題，電子元件技術網(wǎng)專們采訪了深圳順絡電子有限公司的副總工程師賈廣平先生。賈廣平先生曾獲“陜西省有突出貢獻青年專家”稱號，在壓敏電阻器等電路保護器的研發(fā)和應用方面經(jīng)驗豐富。

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時間、地點：4月10號深圳會展中心3.12教室
演講題目：片式壓敏電阻在電路過電壓及ESD防護中的應用設計
演講嘉賓：深圳順絡電子有限公司的副總工程師賈廣平先生

Cntronics：為電路保護應用選擇壓敏電阻，哪些參數(shù)是必須考慮的？

賈廣平：對信號傳輸線路，進行ESD防護，須考慮：
1.壓敏電阻最大工作電壓大于電路工作電壓；
2.壓敏電阻電容量與信號傳輸速率相匹配，即壓敏電阻在信號傳輸時，對信號沒有衰減；
3.壓敏電阻耐ESD能力與整機要求相符。
4.在滿足信號傳輸質量時，盡可能選用電容量大的壓敏電阻，這樣ESD保護效果優(yōu)良，而且提高了能量吸收能力。

對電源線路，進行感應過電壓、操作過電壓防護，須考慮：
1．壓敏電阻最大工作電壓大于電路工作電壓；
2．壓敏電阻的最大峰值電流、能量耐量須大于電路中可能出現(xiàn)的感應過電壓、操作過電壓幅值。在電路結構、空間位置、設計成本許可的條件下，盡可能選用電容量大或尺寸大的產(chǎn)品，提高了能量吸收能力，增加使用可靠性。

Cntronics：請問對于電路保護應用，壓敏電阻相對于TVS的優(yōu)、缺點各是什么？

賈廣平： 由于壓敏電阻和TVS雖屬不同材料，但其導電機理均是隧道電子效應，具有優(yōu)良的非線性電導特性，能夠將幾千伏過電壓在瞬間（納秒級）鉗位至幾十伏，起到抑制過電壓的作用。但是TVS只有電流導通功能、無法吸收過電壓能量，過電壓能量全部由線路自身消耗；壓敏電阻具有電流導通、吸收過電壓能量功能，過電壓能量部分壓敏電阻耗散，剩余部分由線路自身消耗。

因此對于線路中的ESD防護，ESD能量很小，用片式壓敏電阻和TVS抑制過電壓，可相互替代。但在電路中進行感應過電壓、操作過電壓防護時，由于脈沖電流能量很大，對線路有很大的損害，這時只能用氧化鋅壓敏電阻抑制過電壓、吸收過電壓能量。

實際上，任何一種片式氧化鋅壓敏電阻，均能同時進行感應過電壓、操作過電壓、ESD防護。

氧化鋅壓敏電阻是一種多晶陶瓷元件，具有良好的抑制過電壓、吸收過電壓能量、熱穩(wěn)定性，TVS是一種硅材料元件，壓敏電阻相對于TVS的優(yōu)點是：（1）很強的吸收過電壓能量能力，并且該性能不隨線路工作電壓增大而減小，可以根據(jù)線路要求設計。（2）很強的熱穩(wěn)定性，壓敏電阻在85℃以上開始降額使用，TVS在25℃以上開始降額使用。同時片式壓敏電阻不燃燒，無阻燃等級，TVS燃燒，有阻燃等級（3）具有EMC功能，可以吸收線路中過電壓，對其他元件或線路無過電壓反沖擊； TVS不能吸收能量，可能導致脈沖電流產(chǎn)生電磁干擾。

壓敏電阻相對于TVS的缺點是：（1）因壓敏電阻具有晶粒而吸收能量，那么其限制電壓稍高于TVS，但可以將幾千伏過電壓降至100V以下。

Cntronics：如何解決由于壓敏電阻瞬態(tài)內阻與負載和受保護IC內阻不匹配而導致的設計失敗？

賈廣平：在實際線路中，由于布線結構、分布電容影響，會影響到ESD保護效果，實際上是部分ESD脈沖電流通過IC、IC無法承受而造成的IC無動作，尤其是阻抗很小的接口位置（如耳機、話筒、充電器口等），容易產(chǎn)生ESD保護不理想。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，解決方案之一是在傳輸速率許可條件下，選用大電容量的壓敏電阻，降低壓敏電阻瞬態(tài)內阻，可以提高ESD防護效果；解決方案之二是在該接口與IC之間串聯(lián)一10～30Ω的磁珠，限制進入IC的脈沖電流；解決方案之三是采用相匹配電容量的TVS，因為TVS無晶粒、瞬態(tài)內阻要小于壓敏電阻，但是TVS不能吸收過電壓能量，在線路共用地上可能產(chǎn)生過電壓，產(chǎn)生新的電磁干擾，對共用地要求嚴格。而壓敏電阻吸收能量，具有EMC功能，對共用地沒有嚴格要求。

Cntronics：您認為電子系統(tǒng)設計師在選擇電路保護器件時的誤區(qū)有哪些，該如何解決？

賈廣平：1.過電壓保護元件的保護水平問題。任何電子元件的耐受電壓包括直流耐壓、交流耐壓、脈沖耐壓，其中脈沖耐壓遠遠大于交直流耐壓，如根據(jù)IEC61000-4-2，電氣電子元件的ESD耐壓為2KV，而其直流耐壓可能只有幾十伏。而過電壓保護器件是在脈沖條件下應用，其性能參數(shù)（如限制電壓）與被保護元器件的脈沖耐壓相配合即可，即限制電壓小于被保護元器件的脈沖耐壓就可以起到保護作用。部分設計師將過電壓保護元件的限制電壓與被保護元器件的交直流耐壓是不合適的，從而對過電壓保護元件的保護水平提出懷疑。

2.電路保護器件與被保護元器件之間的絕緣配合問題。一般來講，過電壓保護元件限制電壓小于被保護元器件的脈沖耐壓，即被保護元器件得到保護、 過電壓保護元件能夠承受，從而達到電路保護器件與被保護元器件之間的合理絕緣配合。從整機設計，所有元器件的壽命都關系到整機的使用壽命，所有元器件均能承受一定幅值的脈沖電壓、電流和能量，但若過分強調過電壓保護元件限制電壓降低，勢必造成過電壓保護元件承受更高的脈沖電壓、電流和能量，可能會影響到它的使用壽命，影響整機的使用可靠性。因此采用電路保護器件時，必須考慮其本身壽命與線路要求配合。在線路各方面指標允許時，采用額定工作電壓高、高通流能量、高峰值電流、高電容量的過電壓保護產(chǎn)品，這樣可提高整機可靠性。

Cntronics：與國外壓敏電阻制造商比較，順絡產(chǎn)品的特點是什么？順絡對國內電子制造商的價值是什么？

賈廣平：順絡產(chǎn)品的特點是：
1.以材料研究及持續(xù)改進為前提，材料的性能指標高（如通流能量、峰值電流、脈沖條件下的可靠性），產(chǎn)品技術水平得到保證。
2.專業(yè)化片式元件制造技術平臺，持續(xù)優(yōu)化工藝，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，產(chǎn)品競爭力強。
3.與市場緊密接觸，不斷快速研發(fā)市場需求的產(chǎn)品，產(chǎn)品品種多，滿足市場需求。
順絡對國內電子制造商的價值：
1.提供滿足客戶技術要求、品質穩(wěn)定的產(chǎn)品。
2.不斷研究產(chǎn)品應用技術，為客戶提供實際依據(jù)。
3.與客戶設計相互聯(lián)系，共同解決有關技術問題。
4.針對客戶設計合適的新產(chǎn)品，滿足客戶特殊需求。
5.快捷周到的技術服務和商務服務。

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