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電路保護元件的分類及其基本原理
電路保護元件的分類及其基本原理:
隨著電子時代的高速發(fā)展、技術的革新、電子產品的日新月異,電子保護元件從昔日的玻璃管保險絲發(fā)展到一個種類繁多的新電子領域。 現(xiàn)代半導體工藝越來越精細,這些保護元件的功能越來越強大,在越來越復雜的電路情況下,僅僅靠一個保護元件是不夠的,往往需要將幾個保護元件組合在一起,所以清晰的認識各個保護元件的種類和功能很有必要,電路保護元件總體可分成三類:過流保護元件、過壓保護元件、過溫保護元件,參見安都產品目錄封底內頁。 一、過流保護元件 這類產品可分為一次性保險絲、自恢復保險絲、熔斷電阻器、斷路器: 1、一次性電流保險絲是最常用的過流保護元件,它會在電流異常上升到一定高度和持續(xù)一定時間,熔斷自身切斷電流,從而保護電路; 2、自恢復保險絲是一種正溫度系數(shù)熱敏電阻,當電路發(fā)生故障過電流時內阻升高,當達到居里溫度時呈階躍式突變,內部導電鏈呈雪崩態(tài),電流被夾斷,從而對電路進行限制和保護,當故障排除后,一切恢復成正常狀態(tài),無需人工更換; 3、熔斷電阻器又稱保險電阻,兼具電阻器和熔斷器的功能,當電路出現(xiàn)異常過載超過其額定功率時,熔斷自身起到保護作用,常用于短路保護; 4、斷路器是一種很基本的低壓電器,具有過載、短路和欠電壓保護功能,有保護線路和電源的能力。 二、過壓保護元件 這類產品可分為壓敏電阻、瞬態(tài)電壓抑制器、ESD抑制器、放電管: 1、壓敏電阻—突波吸收器,大量使用氧化鋅為主材料,當加在它上面的電壓低于它的閥值時,流過的電流極小,當電壓超過閥值時電流激增,利用這一功能可以抑制電路中經常出現(xiàn)的異常過電壓,保護電路; 2、瞬態(tài)電壓抑制器最為常見的是瞬態(tài)抑制二極管,它的主要特點是在反向應用條件下,當承受高能量大脈沖時,其阻抗立即降至極低的值,從而允許大電流通過,把電壓鉗制在預訂水平,響應速度毫秒級,有效地保護電子線路; 3、ESD抑制器,使用高分子功能材料,當靜電電壓超過觸發(fā)電壓,內部分子迅速產生尖端對尖端放電,將靜電瞬間泄放到地,其主要特點是反應速度快,非常低的極間電容,很小的漏電流,適合各種接口的防護; 4、放電管可分為氣體放電管和固體放電管,氣體放電管一般采用陶瓷封裝,內部充滿電氣性能穩(wěn)定的惰性氣體,正常條件下是關斷的,當浪涌電壓超過電路系統(tǒng)耐壓強度時,氣體放電管被擊穿而發(fā)生弧光放電現(xiàn)象,由于弧光電壓僅為幾十伏,在短時間內限制了浪涌電壓的進一步上升,固體放電管是利用晶閘管原理制成的,依靠PN結的擊穿電流觸發(fā)器件導通放電,可以流過很大的浪涌或脈沖電流,用于敏感易損的集成電路,使之免遭雷電和突波的沖擊而造成的破壞。 三、過溫保護元件: 這類產品可分為:溫度保險絲;溫度開關;熱敏電阻器, 1、 溫度保險絲,依據(jù)原理分為低熔點合金、感溫觸發(fā)、雙金屬片,低熔點合金的溫度保險絲是防止發(fā)熱電器或易發(fā)熱電器溫度過高而進行保護的,通過調整合金的配方就能夠調節(jié)熔化的溫度;感溫觸發(fā)斷電器它的有效觸發(fā)機構是具有獨特結構的不導電的有機感溫體,在正常溫度下,固態(tài)感溫體頂住彈簧使引線和殼體保持接觸連通電路,當溫度升到預訂溫度時,感溫體熔化使彈簧推動觸片,電路被切開;以上產品皆為一次性保護的。 2、 雙金屬溫度開關屬于突跳式溫控器,是利用了金屬的熱脹冷縮原理來控制電路,實現(xiàn)保護功能。此產品可重復保護功能。 3、 熱敏電阻器可分為:正溫度系數(shù)熱敏電阻和負溫度系數(shù)熱敏電阻 正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)是用陶瓷材料將導體微粒緊密束縛于結晶狀結構內,構成一種低阻抗煉鍵,線路上流經電流所產生的熱量很小,從而電路保持低阻導通,當電流增加時溫度上升,結晶結構變成膠狀,導體便會分離,阻抗迅速提高,使回路的電流迅速變小,達到保護目的; 負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC))是過度金屬氧化物為主要材料,采用電子陶瓷工藝制成的熱敏半導體陶瓷元件,它的電阻值隨溫度升高而降低,利用這一特性可制成測溫、溫度補償和控溫元件,又可制成功率型元件,抑制電路的浪涌電流。 |
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