【技术】气体放电管/压敏电阻/反向抑制二极管在电气浪涌防护中的构造及机理
浪涌产生的时间非常短，大概在微秒级。浪涌出现时，电压电流的幅值超过正常值的两倍以上。由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。电源应该限制AC开关、整流桥、保险丝、EMI滤波器件能承受的浪涌水平。反复开关环路，AC输入电压不应损坏电源或者导致保险丝烧断。图一展示了浪涌的特性。
图1：浪涌的特性
浪涌的存在方式
浪涌普遍的存在于配电系统中，也就是说电涌无处不在。电涌在配电系统主要表现为电压波动,例如在正常工作情况下机器设备自动停止或当用电设备中有空调、压缩机、电梯、水泵或电机时电脑控制系统出现无理由复位。这会导致重绕电气设备由于故障、复位或电压问题而缩短使用寿命或频繁的电机更换。
浪涌对设备的影响
电压击穿半导体器件,可能对器件造成以下影响：
1、破坏元器件金属化表层
2、破坏印刷电路板印刷线路或接触点
3、破坏三端双可控硅元件/晶闸管
4、数据文件部分破坏,数据处理程序出错
5、零部件提前老化、电器寿命大大缩短
不同浪涌的电器特性见图二。
图2：各种浪涌的电气特性比较
浪涌防护方式
1、开关型：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，一旦响应雷电瞬时过电
压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。采用此类装置的器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。
2、限压型：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。采用此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。
3、分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗
4、扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗
防护器件介绍
气体放电管
气体放电管由相互隔开的一对冷阴板组成，该冷阴板封装在充有一定惰性气体（Ar）的玻璃管或瓷管内。为了提高放电管的触发概率，在放电管内还有助触发剂。这种充气放电管有二极型的，也有三极型的。气体放电管可在直流和交流条件下使用，LITTELFUSE的GDT具有响应快，电压等级高的特点，全系列都通过了全球安全认证。
压敏电阻
它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体P-N的串并联。压敏电阻的特点是非线性特性好（I=CUα中的非线性系数α），通流容量大（～2KA/cm2），常态泄漏电流小（10-7～10-6A），残压低（取决于压敏电阻的工作电压和通流容量），对瞬时过电压响应时间快（～10-8s），无续流。
压敏电阻最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定，应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平，即（Ulma）max≤Ub/K，上式中K为残压比，Ub为被保护设备的而损电压。压敏电阻一般使用在电路的高电压区，因为其保护模式是短路的，因此要配合保险丝串联使用，这样才能有效的保护好电路，Littelfuse提供性能高，全球认证，寿命长的压敏电阻。
图3：Littelfuse压敏电阻功能简图
图4：littelfsue压敏电阻工作原理图
抑制二极管具有箝位限压功能，它工作在反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护。
图5：TVS管的电路图和抑制原理
Littelfuse在反向抑制二极管产品上的种类极多，用于ESD防护系列的产品也很齐全，无论是接触放电还是非接触式放电的产品电压等级都具有业内较高的水平。全系列都通过了全球范围内的安全认证，在接口保护方面应用的非常广泛。
图6：TVS管在接口保护方面应用的非常广泛
下图七是Littelfuse 反向抑制二极管的典型应用电路：
图7：反向抑制二极管(TVS)电路图
Littelfuse的TVS的工艺和构造：
图8：反向抑制二极管(TVS)的内部构造图
Littelfuse的TVS的静态漏电流和温度的关系：
图9：静态漏电流和温度的关系
TVS在端口保护领域是非常有效的器件，反应时间快，时间等级在ns级别，箝位电压低。此外，箝位因子小于1.5，十分有助于箝位保护。在浪涌防护上，大部分场合会根据电路的实际情况选用这三类器件来做组合应用。
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RayDang Lv4. 资深工程师 2018-11-13赞 -
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godfather161210 Lv6. 高级专家 2018-11-12学习了 -
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海绵宝宝 Lv7. 资深专家 2018-09-03写得很详细 -
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老杰克 Lv7. 资深专家 2017-12-30不错 -
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自强 Lv7. 资深专家 2017-11-16不错，学习了。
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SM7系列压敏电阻是Littelfuse推出的一款表贴型压敏电阻，凭借其1200A的峰值电流广泛用于电压监控电路。在客户电压监控采样应用中会出现采样结果会偏大的现象，本文将结合V130SM7器件分析下其在轨交电压监控电路中采样结果偏大的原因。
【应用】Littelfuse压敏电阻V175SM20用于大功率开关电源作防浪涌保护，钳位电压达455V
某大功率开关电源的电路保护部分需求MOV（压敏电阻）和TVS（瞬态电压抑制器），应对突发的大电压浪涌，防止其电路中的电子元器产生破坏。推荐Littelfuse的SM20金属氧化物压敏电阻器（MOV）系列。
【选型】车载激光雷达千兆以太网防护选2极GDT气体放电管UN1812-150CSMD四通道TVS阵列SP2555NUTG
为车载激光雷达千兆以太网实现防雷保护，推荐选择硕凯电子的GDT气体放电管UN1812-150CSMD + LITTELFUSE四通道TVS阵列SP2555NUTG，可以实现共模4kV，差模0.5kV防雷保护设计。
【选型】10000A/1pulse压敏电阻助力开关电源端口实现雷击浪涌保护
Littelfuse的V20E460P(P20V460)压敏电阻,持续工作电压为AC460V/DC615V可用于AC230V系统之中。最大可承受浪涌电流为10000A/1pulse，2000A/100pulse， 钳位电压为1240V。
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整体外形尺寸小至0.6*0.3*0.3mm (DFN0603)，工作电压范围覆盖2.5V~36V，电容值低至0.2pF，浪涌能力最高可达240安培，静电等级可达空气放电、接触放电±30KV。提供免费浪涌测试仪、静电测试仪测试。
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可定制LAMP LED、 CHIP LED、 PLCC LED、 汽车用车规级LED、COB LED的尺寸/电压/电流等参数，电压1.5-37V，电流5-150mA，波长470-940nm。
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