电路保护元件的发展与应用

4过电压保护元件

在电子设备中，经常出现瞬间尖峰电压和浪涌电压,两者有所不同，前者持续时间短,但电压峰值范围大,从mV级到kV级;后者持续时间长,可达ms乃至s级,但其幅度可为正常值的数倍，可以统称为过电压状态，它们都会给电路带来麻烦。特别是近年来向高速数字化发展,半导体器件和IC的工作电压越来越低,大大增加了遭受过电压和静电放电(ESD)危害的几率。面对这样的状况,出现了多种过电压保护元件,如TVS二极管、陶瓷压敏电阻器、瞬态电压抑制器（Surgector）、ESD抑制器等。

4.1叠层型片式陶瓷压敏电阻器（MultilayerChipVaristor）

陶瓷压敏电阻器作为过压保护元件己有多年历史,得到广泛应用。但由于其压敏电压与两个电极间的距离成比例,通流量与电极面积成比例,所以传统的引线型陶瓷压敏电阻器在体积上和性能上都满足不了现代电子产品电路的过电压保护要求;近年来人们使用更精细的MLCC工艺制造的叠层型片式陶瓷压敏电阻器克服了这些技术难关。同时，具备压敏电压低(可低到2V左右)、响应速度快(为ns级)、通流量大、温度特性好、体积小、适合SMT组装等诸多优点.特别适用于LCD、键盘、I/O接口、IC、ASIC、MOSFET、CMOS、传感器、霍尔元件、激光二极管、前置放大器、声频电路等电路中的过电压保护，发展前景十分广阔。虽然刚刚开发,却受到普遍重视,例如，电容仅有10pF的0402规格的叠层型片式压敏电阻器可很好地应用在移动通信和笔记本电脑中。日本Murata公司在网上推出VCM18R系列,TDK公司近日也推出AVR－M系列。我国深圳顺络电子公司开发了0402、0603、0805、12064种封装尺寸的叠层型片式陶瓷压敏电阻器,其工作电压范围为2.5V～23.1V,图5是其典型的电压敏特性曲线。这类新产品是最被看好的一种过电压保护元件,预计其年增长率将超过30％。

4.2多功能组合件

如上所述,瞬态电压的变化范围很宽,情况复杂,加之可能同时伴随浪涌电流及热效应的影响,因而有时仅靠一个电路保护元件是不够的，需要将几个保护元件组合在一起，例如压敏电阻/陶瓷电容器组合。据报道,AVX公司最近推出TransFeed系列叠层陶瓷瞬态电压抑制器,兼备压敏电阻器抑制过电压和穿心电容器滤除高频EMI的作用。片式压敏阵列、片式压敏/电容阵列也出现在市场上。EPCOS公司正在研究将压敏、热敏、浪涌抑制元件集成在一起的模块。这个领域正呈现出一派生机勃勃的景象。

4.3内置ESD保护IC

半导体工艺越来越精细,IC的功能越来越强大,而且工作电压越来越低。这就导致IC的抗ESD能力明显降低，需要增加保护元件。这样,既麻烦又增加元器的数目。为此,一些IC厂家将ESD保护功能置于芯片内部,制造出自身能防护ESD的IC，如MAXIM公司开发的RS-232接口IC、RS-485接口IC等,自身都具有防ESD的功能。

5国内产业的状况

国内企业仍以传统的玻璃管金属丝型熔断器为主要产品。我国台湾和香港特区的多家企业到大陆建厂,也是以玻璃管金属丝型为主。在国内,有些厂家已开始生产可恢复聚合物保险丝、叠层型片式热敏电阻器和压敏电阻器。由于技术难度较高，宇航级高可靠固态熔断器和高能量密度SMD熔断器仍处于空白状态。