電路保護(hù)主要有兩種形式:過壓保護(hù)和過流保護(hù)。選擇適當(dāng)?shù)碾娐繁Ｗo(hù)器件是實(shí)現(xiàn)高效、可靠電路保護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，涉及到電路保護(hù)器件的選型，我們就必須要知道各電路保護(hù)器件的作用。在選擇電路保護(hù)器件的時(shí)候我們要知道保護(hù)電路不應(yīng)干擾受保護(hù)電路的正常行為，此外，其還必須防止任何電壓瞬態(tài)造成整個(gè)系統(tǒng)的重復(fù)性或非重復(fù)性的不穩(wěn)定行為。 

電路保護(hù)最常見的器件有三:GDT、MOV和TVS。

GDT陶瓷氣體放電管

在正常的工作條件下，一只GDT的并聯(lián)阻抗約為1TΩ ，并聯(lián)電容為1pF以下。當(dāng)施加在GDT兩端的電勢低于氣體電離電壓(即“輝光”電壓)時(shí)，GDT的小漏電流(典型值小于1 pA)和小電容幾乎不發(fā)生變化。一旦GDT達(dá)到輝光電壓，其并聯(lián)阻抗將急劇下降，從而電流流過氣體。不斷增加的電流使大量氣體形成等離子體，等離子體又使該器件上的電壓進(jìn)一步降低至15V左右。當(dāng)瞬變源不再繼續(xù)提供等離子電流時(shí)，等離子體就自動(dòng)消失。GDT的凈效果是一種消弧作用，它能在1ms內(nèi)將瞬變事件期間的電壓限制在大約15V以下。GDT的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是迫使大部分能量消耗在瞬變的源阻抗中，而不是消耗在保護(hù)器件或被保護(hù)的電路中。GDT的觸發(fā)電壓由信號電壓的上升速率(dV/dt)、GDT的電極間隔、氣體類型以及氣體壓力共同確定。該器件可以承受高達(dá)20 kA的電流。

GDT有單極和三極兩種形式。三極GDT是一個(gè)看似簡單的器件，能在大難臨頭的關(guān)鍵時(shí)刻保持一個(gè)差分線對的平衡:少許的不對稱可以使瞬變脈沖優(yōu)先耦合到平衡饋線的某一側(cè)，因而產(chǎn)生一個(gè)巨大的差分信號。即使瞬變事件對稱地發(fā)生在平衡饋線上，兩個(gè)保護(hù)器件響應(yīng)特性的微小差別也會(huì)使一個(gè)破壞性的脈沖振幅出現(xiàn)在系統(tǒng)的輸入端上。三極GDT在一個(gè)具有共用氣體容積的管內(nèi)提供一個(gè)差分器件和兩個(gè)并聯(lián)器件。造成一對電極導(dǎo)通的任何條件都會(huì)使所有三個(gè)電極之間導(dǎo)通，因?yàn)闅怏w的狀態(tài)(絕緣狀態(tài)、電離狀態(tài)或等離子狀態(tài))決定了放電管的行為。

MOV壓敏電阻

它是一種是隨電壓而變化的非線性電阻器。燒結(jié)的金屬氧化物形成一種猶如兩個(gè)背對背串接的齊納二極管的結(jié)構(gòu)。在正常工作情況下，MOV的典型漏電流為10 mA量級，并聯(lián)電容約為45 pF。電壓升高到超過MOV閾值，就會(huì)使其中一個(gè)分布式齊納二極管產(chǎn)生雪崩，因而使該器件對被保護(hù)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行箝位。不斷增加的電流最終使器件兩端的電壓上升--這是大多數(shù)批量材料都有的一個(gè)限制因素。

作為一種箝位器件，MOV能大量吸引瞬變能量，而氣體放電管則將瞬變能量耗散在瞬變源阻抗以及瞬變源與被保護(hù)節(jié)點(diǎn)之間的電阻中。在容許MOV的漏電和并聯(lián)電容的應(yīng)用場合(如電源、POTS和工業(yè)傳感器)，MOV可配合GDT，對閃電引起的瞬變進(jìn)行良好的二次防護(hù)，因?yàn)?/span>MOV的觸發(fā)速度要比氣體等離子體避雷器快一個(gè)數(shù)量級。反復(fù)出現(xiàn)的過熱應(yīng)力的累積會(huì)使MOV過熱，降低其性能。因此，務(wù)必仔細(xì)分析你打算支持的瞬變規(guī)范，確定你要求MOV吸收的總能量和最壞情況下的瞬變重復(fù)率，保守地制定器件的規(guī)格。

TVS瞬變電壓抑制器

一個(gè)TVS的并聯(lián)電容通常只有幾十皮法，但有些新的TVS的并聯(lián)電容增加了不到10 pF。電壓最低的TVS，其漏電流往往為100mA以上，而工作電壓為12V以上的TVS，其漏電流則為5mA以下。

當(dāng)前TVS的發(fā)展趨勢是提高集成度，支持高密度便攜設(shè)備。在芯片尺寸封裝中包含多個(gè)器件，使節(jié)點(diǎn)間隙更好地匹配被保護(hù)的IC或接口連接器。集成的TVS與EMI濾波器可在一個(gè)封裝內(nèi)完成兩個(gè)關(guān)鍵任務(wù)，并可簡化通過I/O口布放總線的工作。多個(gè)TVS封裝因其小巧而成為高密度組件中最常見的保護(hù)器件

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