實(shí)現(xiàn)高性能電路保護(hù)，壓敏電阻應(yīng)用正當(dāng)時(shí)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）作為電子工業(yè)的黃金配角，全球電阻市場(chǎng)達(dá)到按百億美元計(jì)算的級(jí)別，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也是全球最大的基礎(chǔ)電阻市場(chǎng)。電阻大家都很熟悉，任何電路板上都會(huì)需要用到電阻，電阻也是電路板上使用最多的一類器件。

各式類別的電阻也有著不同的功能，有些利用電阻熱效應(yīng)，有些利用電阻限流特性，有些利用電阻阻抗匹配等等。半導(dǎo)體敏感型電阻是一類利用半導(dǎo)體材料對(duì)物理量極度敏感導(dǎo)致阻值變化的電阻。壓敏、熱敏、光敏、力敏、氣敏等等敏感型電阻都是電子電路中常見的元件，而且功能多樣。

高功率方案普及，壓敏電阻應(yīng)用正當(dāng)時(shí)

在電阻這類被動(dòng)元器件的應(yīng)用上，總體高功率的應(yīng)用方案越來(lái)越普及，結(jié)構(gòu)牢固，精度好，功率大的電阻，在市場(chǎng)中是很香的。隨著用戶對(duì)器件安全越來(lái)越重視，器件的故障安全功能越來(lái)越受歡迎，市場(chǎng)上壓敏電阻器的應(yīng)用在近幾年仍在不斷增加。

壓敏電阻是一種在兩端施加電壓到某一特定值時(shí)，其電阻值急劇變小的敏感電阻器，主要用于過(guò)壓保護(hù)和穩(wěn)壓電路之中。壓敏電阻可以稱得上是一種用得最多的限壓器件，成本優(yōu)勢(shì)很明顯，而且它通流量大，體積越大能承受的浪涌電流也就越大。

根據(jù)中金企信國(guó)際咨詢的調(diào)研數(shù)據(jù)，2021年全球壓敏電阻市場(chǎng)增速在7.9%左右，約為325億只，預(yù)計(jì)到2026年，全球壓敏電阻需求量將增長(zhǎng)到378億只，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到106.4億元。

在高功率電子設(shè)備越來(lái)越普及的當(dāng)下，各種器件故障和電路風(fēng)險(xiǎn)加大了市場(chǎng)對(duì)壓敏電阻的需求。壓敏電阻發(fā)展至今有了許多不同尺寸和浪涌能力的設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮出抑制器作用，保護(hù)設(shè)備及電路免受來(lái)自ESD靜電放電或雷擊浪涌等瞬態(tài)異常電壓的影響。

在各類小型高效率的電源開關(guān)里，超小型表面貼裝多層壓敏電阻器MLV就很實(shí)用，能有效地應(yīng)對(duì)破壞性極強(qiáng)的尖峰電壓。作用類似于TVS二極管，不過(guò)TVS并不如MLV實(shí)用，TVS二極管響應(yīng)也很快，但是它并不像MLV能夠重復(fù)觸發(fā)。

高數(shù)據(jù)速率ESD抑制，同時(shí)提供濾波功能以及針對(duì)汽車電子中的特定瞬態(tài)抑制，壓敏電阻也都能在這些電路板級(jí)環(huán)境中提供加強(qiáng)型的保護(hù)。這種壓敏電阻使用了金屬氧化物，因此吸收短電壓瞬變的能力和能量處理能力很高。

說(shuō)到壓敏電阻材料，一直以來(lái)氧化鋅陶瓷材料都是市場(chǎng)里最主流的。主流的材料研究也是圍繞氧化鋅陶瓷壓敏材料展開，主要是解決高壓型壓敏電阻與高能型壓敏電阻在應(yīng)用上的突破，提高通流能力、提高電壓梯度、非線性系數(shù)和能量密度。

壓敏電阻的老化與熱失控

壓敏電阻用于保護(hù)效果很好，但是有一個(gè)問(wèn)題，容易老化，這也是壓敏電阻的通病之一。老化后不僅沒(méi)有了防護(hù)效果，還容易引發(fā)熱失控風(fēng)險(xiǎn)。為了延緩壓敏電阻的老化速度，可以將其與陶瓷放電管一起并聯(lián)使用，減少其通流壓力。

這一點(diǎn)其實(shí)和上面提到的對(duì)壓敏電阻材料的研究目的是一樣的，提高通流能力。通流能力的提升能縮短壓敏電阻通大電流的時(shí)間，延緩其老化。壓敏電阻與陶瓷放電管一起串聯(lián)使用也能通過(guò)減少過(guò)電壓減少漏電流起到延緩老化效果。

壓敏電阻的老化可以延緩，但總是不能避免的，那熱失控風(fēng)險(xiǎn)如何解決?，F(xiàn)在很多設(shè)計(jì)都會(huì)集成熱耦合熔斷器來(lái)解決壓敏電阻老化后可能出現(xiàn)的熱失控。壓敏電阻與熱耦合熔斷器串聯(lián)連接，出現(xiàn)熱失控時(shí)，熱元件融化將壓敏電阻安全地與電源線斷開，避免重新連接。

這種設(shè)計(jì)很適合電壓水平波動(dòng)大、浪涌脈沖頻繁的應(yīng)用，比如光伏逆變器、工業(yè)UPS、大型照明系統(tǒng)等。

小結(jié)

高性能的電路保護(hù)是不會(huì)過(guò)時(shí)的，電子設(shè)備對(duì)于靈活可靠的電路保護(hù)要求只會(huì)越來(lái)越高。隨著電子產(chǎn)品功能的增多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，電路保護(hù)的重要性會(huì)愈發(fā)重要，壓敏電阻在保護(hù)應(yīng)用上也必須緊隨電路設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。