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[摘要]多层片式压敏电阻是用流延工艺制成的化合物陶瓷半导体非线性元件。采取与氧化锌压敏电阻器及其他保护元件相比较的方法，表明多层片式压敏电阻具有优良的工业使用性能，并介绍这类压敏电阻在涉及通信、电力、交通、工业控制、汽车电子、医用设备和家用电器等行业中的IC、CMOS、MOSFET器件保护方面的应用。
[关键词]多层片式 压敏电阻 特性 应用
中图分类号：TN6文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）0420019－01
一、前言
像片式电容、电感等元件一样，多层片式压敏电阻器是通过交错电极层和半导体陶瓷层的工艺方法制造的。多层片式压敏电阻是一种金属氧化物陶瓷半导体电阻器，它是以氧化锌（ZnO）为主体材料，添加多种其他微量元素，用陶瓷工艺制成的化合物半导体非线性元件。它具有双向对称性，可以用来保护来自正反方向的瞬态浪涌电压，且没有电压过冲[1]。由于元件体积小，响应速度快，通流容量大，温度特性好，因而被广泛用于抑制集成电路中瞬态浪涌电压，以及汽车电路保护等工程方面。
二、多层片式压敏电阻器的电特性
多层片式压敏电阻器是一种电压非线性元件，具有类似于背靠背二极管特性，它可以用来保护正反方向的瞬脉冲，符合I=KVa关系。目前能够制造的多层片式压敏电阻器电压最低为5V，最高可以达到90V；最大额定电压下的泄露电流小于50ｕA，单脉冲（8/20ｕS）峰值电流可达250A；能量耐量（10/1000）最大可达1.2J[2]。
多层片式压敏电阻器与氧化锌压敏电阻器相比具有以下特点：
（1）快速响应特性：氧化锌压敏电阻器响应时间一般小于50ns.但多层片式压敏电阻器属于表面安装型元件，由于其无引线，因而电感可视为零，响应速度可达到1-5ns，其快速响应能够对瞬态浪涌进行有效地抑制。
（2）良好的限制电压特性：限制电压的测量是在规定了某一试验电流和波形下进行，通常选用（8/20ｕS）。多层片式压敏电阻器能够有效地把顺态浪涌电压限制在被保护元件的击穿电压之下，从而避免元件遭受浪涌电压的危害。
（3）较好的温度特性 ：多层片式压敏电阻器的电压和电流呈非线性变化。当达到击穿电压时，多层片式压敏电阻器相当于短路状态，限制电压在整个导通状态下，不随温度的变化而发生变化。
（4）良好的通流能力：多层片式压敏电阻器由于体积小，且多层电极和半导体陶瓷层叠加，使得具有较大的有效导电面积，因此，通流容量好是其出色的优点之一。如尺寸为3MM×1.5MM多层片式压敏电阻器通流容量（8/20ｕS）可达180A。这是低压径向引线氧化锌压敏电阻器在相同导电面积下所不能比拟的。
（5）较大的电容量：多层片式压敏电阻器是多层结构，它比相同体积的径向引线的氧化锌压敏电阻器有较大的电容量，一般可达6520PF。
三、多层片式压敏电阻器的应用
正是由于多层片式压敏电阻器具有诸多优点，因而在生产实际中得到广泛使用。
（一）IC保护
在印刷线路板上为防止瞬态能量对线路破坏，通常采用在电源的输入端口并联一个耦电容来吸收瞬态的能量，但电容储存的能量（E=1/2 CV²）太小，因而没有起到有效地保护作用。也有人采用在输入端并联较大体积的电解电容的方法，但这些电容在高频下响应速度十分缓慢，容易致使保护失败。而多层片式压敏电阻器的使用，就能够十分有效地保护5V和2V电源输入的集成电路。
对PC板对板、不同功能线路与线路、电器与线路之间，也必须考虑消除瞬态能量的问题，长期以来，也有人曾使用过较小的放电间隙和硅压敏电阻对线路进行保护。但就放电间隙而言，它在线路中仍然需要齐纳二极管来降低触发放电间隙的初始上升电压，虽然硅压敏电阻器具有优良的V-I特性，也被广泛地应用在集成电路保护等方面。但是由于硅压敏电阻器的齐纳效应，使其具有较低的浪涌能量吸收值，其结果是硅芯片把能量转化成热量，随着温度的升高，致使部分芯片蚀化，从而引起元件失效。而使用多层片式压敏电阻器后，就能有效地弥补了上述两种原器件的不足，并且提高了保护集成电路免遭大电流破坏的能力。
（二）CMOS器件的保护
闭锁现象是CMOS器件结构的固有现象，主要由外部因素引起，而且是很随机的。一旦引发是很难恢复的，唯一的办法就是断掉芯片上的电源。对它的保护我们可以通过并联多层压敏电阻器来防止上述现象的产生，一个多层片式压敏电阻器与接地端串联，就可消除大部分由于输入过电压引起的闭锁现象。此外在输入端与接地端之间另外接一个多层片式压敏电阻器，也可以有效地帮助保护静态放电引起的瞬态浪涌电压产生的闭锁现象。
（三）汽车电路系统的保护
随着表面安装技术的广泛应用，使得汽车电路需要体积小、能封装于线路板中的电子元件，且具有良好的电气特性。多层片式压敏电阻器正好适应这种要求。
在汽车电路中经常会产生许多瞬态浪涌脉冲，这是人们最容易理解的事情。如当发电机正在给蓄电池充电时，突然负载断开，瞬态浪涌电压的峰值可达到125V，延续时间200-400ms。另外，汽车突然启动，也会产生很高的瞬态浪涌电压，且延续3-5min.汽车的点火脉冲可产生75V的电压，延续90min，其他的瞬态浪涌电压来源于汽车电子线路中的继电器动作和电磁开关的动作。目前国际上普遍采用多层片式压敏电阻器对上述浪涌电压进行有效抑制，以避免对汽车线路的危害。
四、结束语
正是由于多层片式压敏电阻器所具有的体积小，响应快，吸能本领强，抗热性能好，无电压过冲的特性，体积可以做得很小，而且耐焊接热，因而使得它很容易投入到集成电路生产中去，可以被广泛地应用在IC保护及CMOS，MOSFET器件保护中，涉及通信、电力、交通、工业控制、汽车电子、医用设备和家用电器等行业，而且随着技术的不断改进，它的应用会越来越广。
作者简介：
刘公信，男，陕西宝鸡人，1982年毕业于西安科技大学，本科学历，副教授，现任宝鸡职业技术学院机电工程系主任。
[关键词]多层片式 压敏电阻 特性 应用
中图分类号：TN6文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）0420019－01
一、前言
像片式电容、电感等元件一样，多层片式压敏电阻器是通过交错电极层和半导体陶瓷层的工艺方法制造的。多层片式压敏电阻是一种金属氧化物陶瓷半导体电阻器，它是以氧化锌（ZnO）为主体材料，添加多种其他微量元素，用陶瓷工艺制成的化合物半导体非线性元件。它具有双向对称性，可以用来保护来自正反方向的瞬态浪涌电压，且没有电压过冲[1]。由于元件体积小，响应速度快，通流容量大，温度特性好，因而被广泛用于抑制集成电路中瞬态浪涌电压，以及汽车电路保护等工程方面。
二、多层片式压敏电阻器的电特性
多层片式压敏电阻器是一种电压非线性元件，具有类似于背靠背二极管特性，它可以用来保护正反方向的瞬脉冲，符合I=KVa关系。目前能够制造的多层片式压敏电阻器电压最低为5V，最高可以达到90V；最大额定电压下的泄露电流小于50ｕA，单脉冲（8/20ｕS）峰值电流可达250A；能量耐量（10/1000）最大可达1.2J[2]。
多层片式压敏电阻器与氧化锌压敏电阻器相比具有以下特点：
（1）快速响应特性：氧化锌压敏电阻器响应时间一般小于50ns.但多层片式压敏电阻器属于表面安装型元件，由于其无引线，因而电感可视为零，响应速度可达到1-5ns，其快速响应能够对瞬态浪涌进行有效地抑制。
（2）良好的限制电压特性：限制电压的测量是在规定了某一试验电流和波形下进行，通常选用（8/20ｕS）。多层片式压敏电阻器能够有效地把顺态浪涌电压限制在被保护元件的击穿电压之下，从而避免元件遭受浪涌电压的危害。
（3）较好的温度特性 ：多层片式压敏电阻器的电压和电流呈非线性变化。当达到击穿电压时，多层片式压敏电阻器相当于短路状态，限制电压在整个导通状态下，不随温度的变化而发生变化。
（4）良好的通流能力：多层片式压敏电阻器由于体积小，且多层电极和半导体陶瓷层叠加，使得具有较大的有效导电面积，因此，通流容量好是其出色的优点之一。如尺寸为3MM×1.5MM多层片式压敏电阻器通流容量（8/20ｕS）可达180A。这是低压径向引线氧化锌压敏电阻器在相同导电面积下所不能比拟的。
（5）较大的电容量：多层片式压敏电阻器是多层结构，它比相同体积的径向引线的氧化锌压敏电阻器有较大的电容量，一般可达6520PF。
三、多层片式压敏电阻器的应用
正是由于多层片式压敏电阻器具有诸多优点，因而在生产实际中得到广泛使用。
（一）IC保护
在印刷线路板上为防止瞬态能量对线路破坏，通常采用在电源的输入端口并联一个耦电容来吸收瞬态的能量，但电容储存的能量（E=1/2 CV²）太小，因而没有起到有效地保护作用。也有人采用在输入端并联较大体积的电解电容的方法，但这些电容在高频下响应速度十分缓慢，容易致使保护失败。而多层片式压敏电阻器的使用，就能够十分有效地保护5V和2V电源输入的集成电路。
对PC板对板、不同功能线路与线路、电器与线路之间，也必须考虑消除瞬态能量的问题，长期以来，也有人曾使用过较小的放电间隙和硅压敏电阻对线路进行保护。但就放电间隙而言，它在线路中仍然需要齐纳二极管来降低触发放电间隙的初始上升电压，虽然硅压敏电阻器具有优良的V-I特性，也被广泛地应用在集成电路保护等方面。但是由于硅压敏电阻器的齐纳效应，使其具有较低的浪涌能量吸收值，其结果是硅芯片把能量转化成热量，随着温度的升高，致使部分芯片蚀化，从而引起元件失效。而使用多层片式压敏电阻器后，就能有效地弥补了上述两种原器件的不足，并且提高了保护集成电路免遭大电流破坏的能力。
（二）CMOS器件的保护
闭锁现象是CMOS器件结构的固有现象，主要由外部因素引起，而且是很随机的。一旦引发是很难恢复的，唯一的办法就是断掉芯片上的电源。对它的保护我们可以通过并联多层压敏电阻器来防止上述现象的产生，一个多层片式压敏电阻器与接地端串联，就可消除大部分由于输入过电压引起的闭锁现象。此外在输入端与接地端之间另外接一个多层片式压敏电阻器，也可以有效地帮助保护静态放电引起的瞬态浪涌电压产生的闭锁现象。
（三）汽车电路系统的保护
随着表面安装技术的广泛应用，使得汽车电路需要体积小、能封装于线路板中的电子元件，且具有良好的电气特性。多层片式压敏电阻器正好适应这种要求。
在汽车电路中经常会产生许多瞬态浪涌脉冲，这是人们最容易理解的事情。如当发电机正在给蓄电池充电时，突然负载断开，瞬态浪涌电压的峰值可达到125V，延续时间200-400ms。另外，汽车突然启动，也会产生很高的瞬态浪涌电压，且延续3-5min.汽车的点火脉冲可产生75V的电压，延续90min，其他的瞬态浪涌电压来源于汽车电子线路中的继电器动作和电磁开关的动作。目前国际上普遍采用多层片式压敏电阻器对上述浪涌电压进行有效抑制，以避免对汽车线路的危害。
四、结束语
正是由于多层片式压敏电阻器所具有的体积小，响应快，吸能本领强，抗热性能好，无电压过冲的特性，体积可以做得很小，而且耐焊接热，因而使得它很容易投入到集成电路生产中去，可以被广泛地应用在IC保护及CMOS，MOSFET器件保护中，涉及通信、电力、交通、工业控制、汽车电子、医用设备和家用电器等行业，而且随着技术的不断改进，它的应用会越来越广。
作者简介：
刘公信，男，陕西宝鸡人，1982年毕业于西安科技大学，本科学历，副教授，现任宝鸡职业技术学院机电工程系主任。