電路保護的重要性

（1）隨著電子產品發展的需求，IC的功能（集成度）也越來越強，其“身價”自然越來越高貴，因而需要加強保護。

（2）為了降低功耗、減少發熱、延長使用壽命，半導體元件和IC的工作電壓越來越低，據SIA（美國半導體行業協會）統計，目前工作電壓在1.5V左右，到2004年將降到1.2V以下，因而其抗過電流/過電壓的能力需要適應新的保護要求。

（3）移動式電子產品越來越多，如手持機、PDA、筆記本電腦、攝錄機、數碼相機、光盤機等，這些電子產品都需要電池組件作為，在電池組件和電池充電器中都必須配備保護元件。

（4）在現代豪華型汽車中，裝備的電子設備越來越多，而且工作條件比一般的電子產品更惡劣，如汽車行駛狀況和環境瞬息萬變、汽車起動時會產生很大的瞬間峰值電壓等。因此，在為這些電子設備配套的電源適配器中，一般都需要同時安裝過電流和過電壓保護元件。

（5）眾多電力/電子產品都需要防止雷擊以及電源線與電話線的交擾，以保證正常通信和用戶人身安全。所以，隨著電力/電子產品的發展，過電流/過電壓保護元件的需求呈上升趨勢。

（6）據統計，在電子產品出現的故障中，有75%是由于過電流/過電壓造成的。IBM曾分析過計算機電源的故障原因，其中88.5%是由于過電流/過電壓造成的。隨著人們對電子產品質量的苛求，制造廠家為了提高市場競爭力，就必須大量采用電路保護元件。

常用的電路保護元件

一、防雷器件

1、陶瓷氣體放電管：

防雷器件中應用最廣泛的是陶瓷氣體放電管，之所以說陶瓷氣體放電管是應用最廣泛的防雷器件，是因為無論是直流電源的防雷還是各種信號的防雷，陶瓷氣體放電管都能起到很好的防護作用。其最大的特點是通流量大，級間電容小，絕緣電阻高，擊穿電壓可選范圍大。

2、半導體放電管：

半導體放電管是一種過壓保護器件，是利用晶閘管原理制成的，依靠PN結的擊穿電流觸發器件導通放電，可以流過很大的浪涌電流或脈沖電流。其擊穿電壓的范圍，構成了過壓保護的范圍。固體放電管使用時可直接跨接在被保護電路兩端。具有精確導通、快速響應（響應時間ns級）、浪涌吸收能力較強、雙向對稱、可靠性高等特點。

3、玻璃放電管：

玻璃放電管（強效放電管、防雷管）是20世紀末新推出的防雷器件，它兼有陶瓷氣體放電管和半導體過壓保護器的優點：絕緣電阻高（≥10^8Ω）、極間電容小（≤0.8pF）、放電電流較大（最大達3kA）、雙向對稱性、反應速度快（不存在沖擊擊穿的滯后現象）、性能穩定可靠、導通后電壓較低，此外還有直流擊穿電壓高（最高達5000V）、體積小、壽命長等優點。其缺點是直流擊穿電壓分散性較大（±20%）。

二、過壓器件

1、壓敏電阻：

壓敏電阻也是一種用得最多的限壓器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當過電壓出現在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值，從而實現對后級電路的保護。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，一般情況下用于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的數量級范圍，很多情況下不宜直接應用在高頻信號線路的保護中，應用在交流電路的保護中時，因為其結電容較大會增加漏電流，在設計防護電路時需要充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大，但比氣體放電管小。

2、貼片壓敏電阻的作用：

貼片壓敏電阻主要用于保護元件和電路，防止在電源供應、控制和信號線產生的ESD。

3、瞬態抑制二極管：

瞬態抑制器TVS二極管廣泛應用于半導體及敏感器件的保護，通常用于二級保護。基本都會是用于在陶瓷氣體放電管之后的二級保護，也有用戶直接將其用于產品的一級保護。其特點為反應速度快（為ps級），體積小，脈沖功率較大，箝位電壓低等。其10/1000μs波脈沖功率從400W～30KW，脈沖峰值電流從0.52A～544A；擊穿電壓有從6.8V～550V的系列值，便于各種不同電壓的電路使用。

三、過流器件

1、自恢復保險絲：

自恢復保險絲PPTC就是一種過流電子保護元件，采用高分子有機聚合物在高壓、高溫，硫化反應的條件下，攙加導電粒子材料后，經過特殊的工藝加工而成。自恢復保險絲（PPTC：高分子自恢復保險絲）是一種正溫度系數聚合物熱敏電阻，作過流保護用，可代替電流保險絲。電路正常工作時它的阻值很小（壓降很小），當電路出現過流使它溫度升高時，阻值急劇增大幾個數量級，使電路中的電流減小到安全值以下，從而使后面的電路得到保護，過流消失后自動恢復為低阻值。

四、靜電元件

1、ESD靜電放電二極管：

ESD靜電放電二極管是一種過壓、防靜電保護元件，是為高速數據傳輸應用的I/O端口保護設計的器件。ESD靜電二極管是用來避免電子設備中的敏感電路受到ESD（靜電放電）的影響。可提供非常低的電容，具有優異的傳輸線脈沖（TLP）測試，以及IEC6100-4-2測試能力，尤其是在多采樣數高達1000之后，進而改善對敏感電子元件的保護。

3、電感的作用：

電磁的關系相信大家都清楚，電感的作用就是在電路剛開始的時候，一切還不穩定的時候，如果電感中有電流通過，就一定會產生一個與電流方向相反的感應電流（法拉第電磁感應定律（），等到電路運行了一段時間后，一切都穩定了，電流沒有什么變化了，電磁感應也就不會產生電流，這時候就穩定了，不會出現突發性的變故，從而保證了電路的安全，就像水車，一開始由于阻力轉動的比較慢，后來慢慢趨于平和。

3、磁珠的作用：

磁珠有很高的電阻率和磁導率，它等效于電阻和電感串聯，但電阻值和電感值都隨頻率變化。它比普通的電感有更好的高頻濾波特性，在高頻時呈現阻性，所以能在相當寬的頻率范圍內保持較高的阻抗，從而提高調頻濾波效果，在以太網芯片上用到過。