二極體及八大電路保護元器件

知識 08-31

作

為一名電子工程師，對於電路不說必須要非常精通，但至少能夠看得懂電路，知道電路保護器件的作用，在客戶提出防護需求時，及時給出有效且具有實施性的整改意見。

電路保護元器件應用領域廣泛，只要有電的地方就有安裝電路保護元器件的必要，如各類家用電器、家庭視聽及數碼產品、個人護理等消費類電子產品、計算機及其周邊、手機及其周邊、照明、醫療電子、汽車電子、電力、工業設備等，涵蓋人們生產生活的方方面面。

電路保護主要有兩種形式：過壓保護和過流保護。選擇適當的電路保護器件是實現高效、可靠電路保護設計的關鍵，涉及到電路保護器件的選型，我們就必須要知道各電路保護器件的作用。在選擇電路保護器件的時候我們要知道保護電路不應干擾受保護電路的正常行為，此外，其還必須防止任何電壓瞬態造成整個系統的重複性或非重複性的不穩定行為。

防雷過壓器件分為鉗位型過壓器件和開關型過壓器件，開關型過壓器件就是我們熟知的防雷器件：陶瓷氣體放電管、半導體放電管和玻璃放電管；鉗位型過壓器件有瞬態抑制二極體、壓敏電阻、貼片壓敏電阻和ESD放電二極體；過流器件則以PTC元件自恢復保險絲為主，以下是其具體作用：

放電管的作用

放電管常用於多級保護電路中的第一級或前兩級，起泄放雷電暫態過電流和限制過電壓作用，放電管是通過將電壓限制在較低的水平，從而起到保護作用。碩凱電子的放電管又分為氣體放電管和固體放電管，氣體放電管主要以陶瓷氣體放電管和玻璃氣體放電管為主，具體應用中放電管類別和型號的選擇則需要工程師根據產品應用埠的防護等級以及相關選型參數來確定。

瞬態抑制二極體的作用

瞬態抑制二極體能以10的負12次方秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變為低阻抗，吸收高達數千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位於一個預定值，有效地保護電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈衝的損壞。

壓敏電阻的作用

壓敏電阻是一種限壓型保護器件，電路保護中主要是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，從而實現對後級電路的保護。

貼片壓敏電阻的作用

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

ESD靜電放電二極體的作用

ESD靜電放電二極體是一種過壓、防靜電保護元件，是為高速數據傳輸應用的I/O埠保護設計的器件。ESD保護器件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衝（TLP）測試，以及IEC6100-4-2測試能力，尤其是在多採樣數高達1000之後，進而改善對敏感電子元件的保護。

PTC自恢復保險絲的作用

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，從而使後面的電路得到保護。當故障排除之後，PPTC元件很快冷卻並將回復到原來的低電阻狀態，這樣又象一隻新的PPTC元件一樣可以重新工作了。

電感的作用

電磁的關係相信大家都清楚，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後，一切都穩定了，電流沒有什麼變化了，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，一開始由於阻力轉動的比較慢，後來慢慢趨於平和。電感還有一個作用就是通直流，阻交流，這個用的不多，我也不太清楚具體怎麼用，等用到了再和大家分享。

磁珠的作用

磁珠有很高的電阻率和磁導率，他等效於電阻和電感串聯，但電阻值和電感值都隨頻率變化。他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範圍內保持較高的阻抗，從而提高調頻濾波效果，在乙太網晶元上用到過。

二極體的特性與應用

幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導體二極體，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導體器件之一，其應用也非常廣泛。

二極體的應用

1、整流二極體

利用二極體單嚮導電性，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動直流電。

2、開關元件

二極體在正向電壓作用下電阻很小，處於導通狀態，相當於一只接通的開關；在反向電壓作用下，電阻很大，處於截止狀態，如同一隻斷開的開關。利用二極體的開關特性，可以組成各種邏輯電路。

3、限幅元件

二極體正嚮導通後，它的正向壓降基本保持不變（硅管為0.7V，鍺管為0.3V）。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號幅度限制在一定範圍內。

4、繼流二極體