电路系统中自身产生的操作过电压、通过电源线和信号线传导电磁感应产生的感应过电压都会对电子设备遭受致命的过电压危害，而动辄上千伏的静电放电（ESD）也使电子设备尤其使敏感高性能的IC芯片损害或误动作。解决这些问题，压敏电阻是高性价比的解决方案，那么在选择压敏电阻时需要考虑哪些因素呢？在使用压敏电阻时会碰到的诸如内阻不匹配这样的问题又该如何解决呢？对于这些问题，电子元件技术网专们采访了深圳顺络电子有限公司的副总工程师贾广平先生。贾广平先生曾获“陕西省有突出贡献青年专家”称号，在压敏电阻器等电路保护器的研发和应用方面经验丰富。欢迎参加：
时间、地点：4月10号深圳会展中心3.12教室
演讲题目：片式压敏电阻在电路过电压及ESD防护中的应用设计
演讲嘉宾：深圳顺络电子有限公司的副总工程师贾广平先生
Cntronics：为电路保护应用选择压敏电阻，哪些参数是必须考虑的？
贾广平：对信号传输线路，进行ESD防护，须考虑：
1.压敏电阻最大工作电压大于电路工作电压；
2.压敏电阻电容量与信号传输速率相匹配，即压敏电阻在信号传输时，对信号没有衰减；
3.压敏电阻耐ESD能力与整机要求相符。
4.在满足信号传输质量时，尽可能选用电容量大的压敏电阻，这样ESD保护效果优良，而且提高了能量吸收能力。
对电源线路，进行感应过电压、操作过电压防护，须考虑：
1．压敏电阻最大工作电压大于电路工作电压；
2．压敏电阻的最大峰值电流、能量耐量须大于电路中可能出现的感应过电压、操作过电压幅值。在电路结构、空间位置、设计成本许可的条件下，尽可能选用电容量大或尺寸大的产品，提高了能量吸收能力，增加使用可靠性。
Cntronics：请问对于电路保护应用，压敏电阻相对于TVS的优、缺点各是什么？
贾广平：由于压敏电阻和TVS虽属不同材料，但其导电机理均是隧道电子效应，具有优良的非线性电导特性，能够将几千伏过电压在瞬间（纳秒级）钳位至几十伏，起到抑制过电压的作用。但是TVS只有电流导通功能、无法吸收过电压能量，过电压能量全部由线路自身消耗；压敏电阻具有电流导通、吸收过电压能量功能，过电压能量部分压敏电阻耗散，剩余部分由线路自身消耗。
因此对于线路中的ESD防护，ESD能量很小，用片式压敏电阻和TVS抑制过电压，可相互替代。但在电路中进行感应过电压、操作过电压防护时，由于脉冲电流能量很大，对线路有很大的损害，这时只能用氧化锌压敏电阻抑制过电压、吸收过电压能量。
实际上，任何一种片式氧化锌压敏电阻，均能同时进行感应过电压、操作过电压、ESD防护。
氧化锌压敏电阻是一种多晶陶瓷元件，具有良好的抑制过电压、吸收过电压能量、热稳定性，TVS是一种硅材料元件，压敏电阻相对于TVS的优点是：（1）很强的吸收过电压能量能力，并且该性能不随线路工作电压增大而减小，可以根据线路要求设计。（2）很强的热稳定性，压敏电阻在85℃以上开始降额使用，TVS在25℃以上开始降额使用。同时片式压敏电阻不燃烧，无阻燃等级，TVS燃烧，有阻燃等级（3）具有EMC功能，可以吸收线路中过电压，对其他元件或线路无过电压反冲击； TVS不能吸收能量，可能导致脉冲电流产生电磁干扰。
压敏电阻相对于TVS的缺点是：（1）因压敏电阻具有晶粒而吸收能量，那么其限制电压稍高于TVS，但可以将几千伏过电压降至100V以下。
Cntronics：如何解决由于压敏电阻瞬态内阻与负载和受保护IC内阻不匹配而导致的设计失败？
贾广平：在实际线路中，由于布线结构、分布电容影响，会影响到ESD保护效果，实际上是部分ESD脉冲电流通过IC、IC无法承受而造成的IC无动作，尤其是阻抗很小的接口位置（如耳机、话筒、充电器口等），容易产生ESD保护不理想。出现这种现象，解决方案之一是在传输速率许可条件下，选用大电容量的压敏电阻，降低压敏电阻瞬态内阻，可以提高ESD防护效果；解决方案之二是在该接口与IC之间串联一10～30Ω的磁珠，限制进入IC的脉冲电流；解决方案之三是采用相匹配电容量的TVS，因为TVS无晶粒、瞬态内阻要小于压敏电阻，但是TVS不能吸收过电压能量，在线路共用地上可能产生过电压，产生新的电磁干扰，对共用地要求严格。而压敏电阻吸收能量，具有EMC功能，对共用地没有严格要求。
Cntronics：您认为电子系统设计师在选择电路保护器件时的误区有哪些，该如何解决？
贾广平：1.过电压保护元件的保护水平问题。任何电子元件的耐受电压包括直流耐压、交流耐压、脉冲耐压，其中脉冲耐压远远大于交直流耐压，如根据IEC61000-4-2，电气电子元件的ESD耐压为2KV，而其直流耐压可能只有几十伏。而过电压保护器件是在脉冲条件下应用，其性能参数（如限制电压）与被保护元器件的脉冲耐压相配合即可，即限制电压小于被保护元器件的脉冲耐压就可以起到保护作用。部分设计师将过电压保护元件的限制电压与被保护元器件的交直流耐压是不合适的，从而对过电压保护元件的保护水平提出怀疑。
2.电路保护器件与被保护元器件之间的绝缘配合问题。一般来讲，过电压保护元件限制电压小于被保护元器件的脉冲耐压，即被保护元器件得到保护、 过电压保护元件能够承受，从而达到电路保护器件与被保护元器件之间的合理绝缘配合。从整机设计，所有元器件的寿命都关系到整机的使用寿命，所有元器件均能承受一定幅值的脉冲电压、电流和能量，但若过分强调过电压保护元件限制电压降低，势必造成过电压保护元件承受更高的脉冲电压、电流和能量，可能会影响到它的使用寿命，影响整机的使用可靠性。因此采用电路保护器件时，必须考虑其本身寿命与线路要求配合。在线路各方面指标允许时，采用额定工作电压高、高通流能量、高峰值电流、高电容量的过电压保护产品，这样可提高整机可靠性。
Cntronics：与国外压敏电阻制造商比较，顺络产品的特点是什么？顺络对国内电子制造商的价值是什么？
贾广平：顺络产品的特点是：
1.以材料研究及持续改进为前提，材料的性能指标高（如通流能量、峰值电流、脉冲条件下的可靠性），产品技术水平得到保证。
2.专业化片式元件制造技术平台，持续优化工艺，产品质量稳定，产品竞争力强。
3.与市场紧密接触，不断快速研发市场需求的产品，产品品种多，满足市场需求。
顺络对国内电子制造商的价值：
1.提供满足客户技术要求、品质稳定的产品。
2.不断研究产品应用技术，为客户提供实际依据。
3.与客户设计相互联系，共同解决有关技术问题。
4.针对客户设计合适的新产品，满足客户特殊需求。
5.快捷周到的技术服务和商务服务。
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