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(dǎo)電磁感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓都會(huì)對電子設(shè)備遭受致命的過電壓危害，而動(dòng)輒上千伏的靜電放電（ESD）也使電子設(shè)備尤其使敏感高性能的IC芯片損害或誤動(dòng)作。解決這些問題，壓敏電阻是高性價(jià)比的解決方案，那么在選擇壓敏電阻時(shí)需要考慮哪些因素呢？在使用壓敏電阻時(shí)會(huì)碰到的諸如內(nèi)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(shù)網(wǎng)專們采訪了深圳順絡(luò)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(xiàn)青年專家”稱號，在壓敏電阻器等電路保護(hù)器的研發(fā)和應(yīng)用方面經(jīng)驗(yàn)豐富。

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時(shí)間、地點(diǎn)：4月10號深圳會(huì)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(hù)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)
演講嘉賓：深圳順絡(luò)電子有限公司的副總工程師賈廣平先生

Cntronics：為電路保護(hù)應(yīng)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(jìn)行ESD防護(hù)，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(shí)，對信號沒有衰減；
3.壓敏電阻耐ESD能力與整機(jī)要求相符。
4.在滿足信號傳輸質(zhì)量時(shí)，盡可能選用電容量大的壓敏電阻，這樣ESD保護(hù)效果優(yōu)良，而且提高了能量吸收能力。

對電源線路，進(jìn)行感應(yīng)過電壓、操作過電壓防護(hù)，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(yīng)過電壓、操作過電壓幅值。在電路結(jié)構(gòu)、空間位置、設(shè)計(jì)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(hù)應(yīng)用，壓敏電阻相對于TVS的優(yōu)、缺點(diǎn)各是什么？

賈廣平： 由于壓敏電阻和TVS雖屬不同材料，但其導(dǎo)電機(jī)理均是隧道電子效應(yīng)，具有優(yōu)良的非線性電導(dǎo)特性，能夠?qū)浊Х^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(dǎo)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(dǎo)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(hù)，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(jìn)行感應(yīng)過電壓、操作過電壓防護(hù)時(shí)，由于脈沖電流能量很大，對線路有很大的損害，這時(shí)只能用氧化鋅壓敏電阻抑制過電壓、吸收過電壓能量。

實(shí)際上，任何一種片式氧化鋅壓敏電阻，均能同時(shí)進(jìn)行感應(yīng)過電壓、操作過電壓、ESD防護(hù)。

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(diǎn)是：（1）很強(qiáng)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(shè)計(jì)。（2）很強(qiáng)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(shí)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(dǎo)致脈沖電流產(chǎn)生電磁干擾。

壓敏電阻相對于TVS的缺點(diǎn)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(nèi)阻與負(fù)載和受保護(hù)IC內(nèi)阻不匹配而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)失敗？

賈廣平：在實(shí)際線路中，由于布線結(jié)構(gòu)、分布電容影響，會(huì)影響到ESD保護(hù)效果，實(shí)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(dòng)作，尤其是阻抗很小的接口位置（如耳機(jī)、話筒、充電器口等），容易產(chǎn)生ESD保護(hù)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(nèi)阻，可以提高ESD防護(hù)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(jìn)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?yàn)門VS無晶粒、瞬態(tài)內(nèi)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(yán)格。而壓敏電阻吸收能量，具有EMC功能，對共用地沒有嚴(yán)格要求。

Cntronics：您認(rèn)為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在選擇電路保護(hù)器件時(shí)的誤區(qū)有哪些，該如何解決？

賈廣平：1.過電壓保護(hù)元件的保護(hù)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(hù)器件是在脈沖條件下應(yīng)用，其性能參數(shù)（如限制電壓）與被保護(hù)元器件的脈沖耐壓相配合即可，即限制電壓小于被保護(hù)元器件的脈沖耐壓就可以起到保護(hù)作用。部分設(shè)計(jì)師將過電壓保護(hù)元件的限制電壓與被保護(hù)元器件的交直流耐壓是不合適的，從而對過電壓保護(hù)元件的保護(hù)水平提出懷疑。

2.電路保護(hù)器件與被保護(hù)元器件之間的絕緣配合問題。一般來講，過電壓保護(hù)元件限制電壓小于被保護(hù)元器件的脈沖耐壓，即被保護(hù)元器件得到保護(hù)、 過電壓保護(hù)元件能夠承受，從而達(dá)到電路保護(hù)器件與被保護(hù)元器件之間的合理絕緣配合。從整機(jī)設(shè)計(jì)，所有元器件的壽命都關(guān)系到整機(jī)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(qiáng)調(diào)過電壓保護(hù)元件限制電壓降低，勢必造成過電壓保護(hù)元件承受更高的脈沖電壓、電流和能量，可能會(huì)影響到它的使用壽命，影響整機(jī)的使用可靠性。因此采用電路保護(hù)器件時(shí)，必須考慮其本身壽命與線路要求配合。在線路各方面指標(biāo)允許時(shí)，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(hù)產(chǎn)品，這樣可提高整機(jī)可靠性。

Cntronics：與國外壓敏電阻制造商比較，順絡(luò)產(chǎn)品的特點(diǎn)是什么？順絡(luò)對國內(nèi)電子制造商的價(jià)值是什么？

賈廣平：順絡(luò)產(chǎn)品的特點(diǎn)是：
1.以材料研究及持續(xù)改進(jìn)為前提，材料的性能指標(biāo)高（如通流能量、峰值電流、脈沖條件下的可靠性），產(chǎn)品技術(shù)水平得到保證。
2.專業(yè)化片式元件制造技術(shù)平臺(tái)，持續(xù)優(yōu)化工藝，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品競爭力強(qiáng)。
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(luò)對國內(nèi)電子制造商的價(jià)值：
1.提供滿足客戶技術(shù)要求、品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品。
2.不斷研究產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)，為客戶提供實(shí)際依據(jù)。
3.與客戶設(shè)計(jì)相互聯(lián)系，共同解決有關(guān)技術(shù)問題。
4.針對客戶設(shè)計(jì)合適的新產(chǎn)品，滿足客戶特殊需求。
5.快捷周到的技術(shù)服務(wù)和商務(wù)服務(wù)。

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