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电路保护元件的分类及其基本原理
  1. [ 添加时间:2014/2/6 浏览次数:5226次 ]
电路保护元件的分类及其基本原理:

随着电子时代的高速发展、技术的革新、电子产品的日新月异,电子保护元件从昔日的玻璃管保险丝发展到一个种类繁多的新电子领域。

现代半导体工艺越来越精细,这些保护元件的功能越来越强大,在越来越复杂的电路情况下,仅仅靠一个保护元件是不够的,往往需要将几个保护元件组合在一起,所以清晰的认识各个保护元件的种类和功能很有必要,电路保护元件总体可分成三类:过流保护元件、过压保护元件、过温保护元件,参见安都产品目录封底内页。

一、过流保护元件

这类产品可分为一次性保险丝、自恢复保险丝、熔断电阻器、断路器:

1、一次性电流保险丝是最常用的过流保护元件,它会在电流异常上升到一定高度和持续一定时间,熔断自身切断电流,从而保护电路;

2、自恢复保险丝是一种正温度系数热敏电阻,当电路发生故障过电流时内阻升高,当达到居里温度时呈阶跃式突变,内部导电链呈雪崩态,电流被夹断,从而对电路进行限制和保护,当故障排除后,一切恢复成正常状态,无需人工更换;

3、熔断电阻器又称保险电阻,兼具电阻器和熔断器的功能,当电路出现异常过载超过其额定功率时,熔断自身起到保护作用,常用于短路保护;

4、断路器是一种很基本的低压电器,具有过载、短路和欠电压保护功能,有保护线路和电源的能力。

二、过压保护元件

这类产品可分为压敏电阻、瞬态电压抑制器、ESD抑制器、放电管:

1、压敏电阻—突波吸收器,大量使用氧化锌为主材料,当加在它上面的电压低于它的阀值时,流过的电流极小,当电压超过阀值时电流激增,利用这一功能可以抑制电路中经常出现的异常过电压,保护电路;

2、瞬态电压抑制器最为常见的是瞬态抑制二极管,它的主要特点是在反向应用条件下,当承受高能量大脉冲时,其阻抗立即降至极低的值,从而允许大电流通过,把电压钳制在预订水平,响应速度毫秒级,有效地保护电子线路;

3、ESD抑制器,使用高分子功能材料,当静电电压超过触发电压,内部分子迅速产生尖端对尖端放电,将静电瞬间泄放到地,其主要特点是反应速度快,非常低的极间电容,很小的漏电流,适合各种接口的防护;

4、放电管可分为气体放电管和固体放电管,气体放电管一般采用陶瓷封装,内部充满电气性能稳定的惰性气体,正常条件下是关断的,当浪涌电压超过电路系统耐压强度时,气体放电管被击穿而发生弧光放电现象,由于弧光电压仅为几十伏,在短时间内限制了浪涌电压的进一步上升,固体放电管是利用晶闸管原理制成的,依靠PN结的击穿电流触发器件导通放电,可以流过很大的浪涌或脉冲电流,用于敏感易损的集成电路,使之免遭雷电和突波的冲击而造成的破坏。

三、过温保护元件:
这类产品可分为:温度保险丝;温度开关;热敏电阻器,

1、 温度保险丝,依据原理分为低熔点合金、感温触发、双金属片,低熔点合金的温度保险丝是防止发热电器或易发热电器温度过高而进行保护的,通过调整合金的配方就能够调节熔化的温度;感温触发断电器它的有效触发机构是具有独特结构的不导电的有机感温体,在正常温度下,固态感温体顶住弹簧使引线和壳体保持接触连通电路,当温度升到预订温度时,感温体熔化使弹簧推动触片,电路被切开;以上产品皆为一次性保护的。
2、 双金属温度开关属于突跳式温控器,是利用了金属的热胀冷缩原理来控制电路,实现保护功能。此产品可重复保护功能。

3、 热敏电阻器可分为:正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻

正温度系数热敏电阻(PTC)是用陶瓷材料将导体微粒紧密束缚于结晶状结构内,构成一种低阻抗炼键,线路上流经电流所产生的热量很小,从而电路保持低阻导通,当电流增加时温度上升,结晶结构变成胶状,导体便会分离,阻抗迅速提高,使回路的电流迅速变小,达到保护目的;
负温度系数热敏电阻(NTC))是过度金属氧化物为主要材料,采用电子陶瓷工艺制成的热敏半导体陶瓷元件,它的电阻值随温度升高而降低,利用这一特性可制成测温、温度补偿和控温元件,又可制成功率型元件,抑制电路的浪涌电流。
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