在电子行业有一个关键的器件叫做电路保护元器件。最早接触保险丝，白炽灯中的熔断保险丝就是电路保护元器件的过温、过流保护器件。随着科技能力和电路集成度的不断增长，无任何保护的电路往往更容易受到雷击浪涌、瞬态浪涌、过电压、过电流以及静电放电等问题困扰，造成不同程度的损坏。为了泄放雷击浪涌过电压及大电流，FAE工程师一般会在电流中接入相应的电路保护器件。电路保护器件是一个极为基础为部件，但是还是有很多人并不认识。这篇文章将会详细解释电路保护器件的分类以及工作原理。

电路保护元器件应用领域广泛，只要有电的地方就有安装电路保护元器件的必要，如各类家用电器、家庭视听及数码产品、个人护理等消费类电子产品、计算机及其周边、手机及其周边、照明、医疗电子、汽车电子、电力、工业设备等，涵盖人们生产生活的方方面面。电路保护主要有两种形式：过压保护和过流保护。选择适当的电路保护器件是实现高效、可靠电路保护设计的关键，涉及到电路保护器件的选型，我们就必须要知道各电路保护器件的作用。在选择电路保护器件的时候我们要知道保护电路不应干扰受保护电路的正常行为，此外，其还必须防止任何电压瞬态造成整个系统的重复性或非重复性的不稳定行为。

1、电路保护器件的分类：

防雷器件：

市场中常见的防雷器件有以下几种：陶瓷气体放电管、 半导体放电管和强效放电管（玻璃放电管），至于如何选择这三款防雷器件呢，就要根据实际产品应用的防护等级、工作电压、工作电流以及功率和其他的参数值来确定。

防过压器件：

过压保护器件多用于保护后续电路免受甩负载或瞬间高压的破坏，常用的过压保护器件有压敏电阻、瞬态抑制二极管、ESD放电二极管和陶瓷放电管、玻璃放电管以及半导体放电管等防雷器件，防雷器件在上面已经有介绍过，接下来就主要介绍常用的过压器件压敏电阻、贴片压敏电阻和瞬态抑制二极管，其中贴片压敏电阻是贴片式的压敏电阻就不再另外做介绍。

防过流器件：

很多电子设备都有个额定电流，不允许超过额定电流，不然会烧坏设备。所以有些设备就做了电流保护模块。自恢复保险丝由于具有自动恢复的特性因此成为众多工程师电流保护模块的首选过流保护器件。

防静电元件：

静电放电肉眼不容易看见，但是它对电器的隐性伤害却是不容忽视的，静电的积累以及随后放电的问题是不可控制的，关键在于如何防护。抑制ESD的办法就是给它提供一条理想的泄放通道，将ESD的电流泄放掉，这个理想的泄放通道就是所用的瞬态电压抑制二极管和ESD静电二极管。

2、电路保护器件的工作原理

陶瓷气体放电管的工作原理：当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时，气体放电管开始放电，由高阻抗变成低阻抗，使浪涌电压迅速短路至接近零电压，并将过电流释放入地，从而对后续电路起到保护作用。

玻璃放电管的工作原理：当玻璃放电管两端电压低于放电电压时，气体放电管是一个绝缘体(电阻Rohm>100M)。当其两端电压升高到大于放电电压时，产生弧光放电，气体电离放电后由高阻抗转为低阻抗, 使其两端电压迅速降低。玻璃放电管受到瞬态高能量冲击时，它能以10^-9秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，通过高达千安量级的浪涌电流。

半导体放电管的工作原理：半导体放电管并联在电路上，器件不动作时，阻值最高，可视为开路，对电路几乎没有影响。当有异常脉冲时，阻值瞬间下降，瞬间释放电流。当异常高压消失，其恢复到高阻状态，电路正常工作。

瞬态抑制二极管的工作原理：当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作，当电路出现异常过压并达到其击穿电压时，它迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在一个安全水平之内，从而保护被保护IC或线路；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。

压敏电阻的工作原理：它相当于一个可变电阻，它是并联于电路中的。当电路在正常使用时，压敏电阻的阻抗很高，漏电流很小，可视为开路，对电路几乎没有影响。但当一很高的突波电压到来时，压敏电阻的电阻值瞬间下降（它的电阻值可以从MΩ（兆欧）级变到mΩ（毫欧）级），使它可以流过很大的电流，同时将过电压箝位在一定数值。由于压敏电阻的突波承受能力取决于它的物理尺寸，因而有可能获得不同的浪涌电流值。

压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阀值"UN"时，流过它的电流极小，相当于一只关死的阀门，当电压超过UN时，它的阻值变小，这样就使得流过它的电流激增而对其他电路的影响变化不大从而减小过电压对后续敏感电路的影响。利用这一功能，可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。

贴片压敏电阻的工作原理：当贴片压敏电阻两端所加电压低于标称额定电压值时，其电阻值接近无穷大，内部几乎无电流流过。当贴片压敏电阻两端电压略高于标称额定电压时，它将被迅速击穿导通，并由高阻状态变为低阻状态，工作电流也急剧增大。当其两端电压低于标称额定电压时，贴片压敏电阻又能恢复为高阻状态。当压敏电阻器两端电压超过其最大限制电压时，压敏电阻器将完全击穿损坏，无法再自行恢复。

ESD静电二极管的工作原理：当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作，当电路出现异常过压并达到其击穿电压时，它迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径同时把异常高压箝制在一个安全水平之内，从而保护被保护IC或线路；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。

自恢复保险丝的工作原理： PPTC可恢复保险丝的动作原理是一种能量的动态平衡，流过PPTC元件的电流由于PPTC的关系产生热量，产生的热全部或部分散发到环境中，而没有散发出去的热便会提高PPTC元件的温度。

    电路正常工作时它的阻值很小（压降很小），当电路出现过流使它温度升高时，阻值急剧增大几个数量级，使电路中的电流减小到安全值以下，从而使后面的电路得到保护，过流消失后自动恢复为低阻值。

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