電路保護元件的發(fā)展與應用
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
4過電壓保護元件
在電子設備中，經(jīng)常出現(xiàn)瞬間尖峰電壓和浪涌電壓,兩者有所不同，前者持續(xù)時間短,但電壓峰值范圍大,從mV級到kV級;后者持續(xù)時間長,可達ms乃至s級,但其幅度可為正常值的數(shù)倍，可以統(tǒng)稱為過電壓狀態(tài)，它們都會給電路帶來麻煩。特別是近年來向高速數(shù)字化發(fā)展,半導體器件和IC的工作電壓越來越低,大大增加了遭受過電壓和靜電放電(ESD)危害的幾率。面對這樣的狀況,出現(xiàn)了多種過電壓保護元件,如TVS二極管、陶瓷壓敏電阻器、瞬態(tài)電壓抑制器（Surgector）、ESD抑制器等。
4.1疊層型片式陶瓷壓敏電阻器（MultilayerChipVaristor）
陶瓷壓敏電阻器作為過壓保護元件己有多年歷史,得到廣泛應用。但由于其壓敏電壓與兩個電極間的距離成比例,通流量與電極面積成比例,所以傳統(tǒng)的引線型陶瓷壓敏電阻器在體積上和性能上都滿足不了現(xiàn)代電子產(chǎn)品電路的過電壓保護要求;近年來人們使用更精細的MLCC工藝制造的疊層型片式陶瓷壓敏電阻器克服了這些技術難關。同時，具備壓敏電壓低(可低到2V左右)、響應速度快(為ns級)、通流量大、溫度特性好、體積小、適合SMT組裝等諸多優(yōu)點.特別適用于LCD、鍵盤、I/O接口、IC、ASIC、MOSFET、CMOS、傳感器、霍爾元件、激光二極管、前置放大器、聲頻電路等電路中的過電壓保護，發(fā)展前景十分廣闊。雖然剛剛開發(fā),卻受到普遍重視,例如，電容僅有10pF的0402規(guī)格的疊層型片式壓敏電阻器可很好地應用在移動通信和筆記本電腦中。日本Murata公司在網(wǎng)上推出VCM18R系列,TDK公司近日也推出AVR－M系列。我國深圳順絡電子公司開發(fā)了0402、0603、0805、12064種封裝尺寸的疊層型片式陶瓷壓敏電阻器,其工作電壓范圍為2.5V～23.1V,圖5是其典型的電壓敏特性曲線。這類新產(chǎn)品是最被看好的一種過電壓保護元件,預計其年增長率將超過30％。
4.2多功能組合件
如上所述,瞬態(tài)電壓的變化范圍很寬,情況復雜,加之可能同時伴隨浪涌電流及熱效應的影響,因而有時僅靠一個電路保護元件是不夠的，需要將幾個保護元件組合在一起，例如壓敏電阻/陶瓷電容器組合。據(jù)報道,AVX公司最近推出TransFeed系列疊層陶瓷瞬態(tài)電壓抑制器,兼?zhèn)鋲好綦娮杵饕种七^電壓和穿心電容器濾除高頻EMI的作用。片式壓敏陣列、片式壓敏/電容陣列也出現(xiàn)在市場上。EPCOS公司正在研究將壓敏、熱敏、浪涌抑制元件集成在一起的模塊。這個領域正呈現(xiàn)出一派生機勃勃的景象。
4.3內置ESD保護IC
半導體工藝越來越精細,IC的功能越來越強大,而且工作電壓越來越低。這就導致IC的抗ESD能力明顯降低，需要增加保護元件。這樣,既麻煩又增加元器的數(shù)目。為此,一些IC廠家將ESD保護功能置于芯片內部,制造出自身能防護ESD的IC，如MAXIM公司開發(fā)的RS-232接口IC、RS-485接口IC等,自身都具有防ESD的功能。
5國內產(chǎn)業(yè)的狀況
國內企業(yè)仍以傳統(tǒng)的玻璃管金屬絲型熔斷器為主要產(chǎn)品。我國臺灣和香港特區(qū)的多家企業(yè)到大陸建廠,也是以玻璃管金屬絲型為主。在國內,有些廠家已開始生產(chǎn)可恢復聚合物保險絲、疊層型片式熱敏電阻器和壓敏電阻器。由于技術難度較高，宇航級高可靠固態(tài)熔斷器和高能量密度SMD熔斷器仍處于空白狀態(tài)。
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