靜電防護和多層壓敏電阻
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1）發(fā)生的時間特別短，在0.7~1ns之間。
2）雖然總體能量不大，但是瞬間電壓的峰值特別大，到了千伏甚至幾十千伏量級。如果考慮到靜電防護的對象主要對IC電路，即對工作電壓低，傳輸頻率高和較窄管腳布線的保護，還要求保護器件具有特點：
3）低的擊穿電壓。
4）極低電容。
下圖是Littlefuse對被保護設(shè)備傳輸頻率與保護器件電容的一個關(guān)系圖。
其中圖的頂端橫軸顯示的是傳輸頻率，單位是Mbps/s，縱軸顯示的是Littlefuse的器件。查對Litttlefuse相應(yīng)的產(chǎn)品可知，電容為3pF的保護器件能用在傳輸頻率是400Mbps的傳輸頻率保護上。而超過480Mbps，就只能用電容小于1pF的保護器件了，否則，保護器件就對高頻傳輸信號有較大的損耗，使傳輸波形失真。
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1）極快反應(yīng)時間，通常小于1ns.
2）小尺寸，現(xiàn)在村田公司和松下公司已經(jīng)有了0201的產(chǎn)品。
3）極高的能量處理能力。因為采用疊層技術(shù)，使得通流能力大大加強。
4）極低的價格。
5）低的觸發(fā)動作電壓，最小的保護不動作電壓已經(jīng)到了3V的量級。
6）雙向?qū)üδ?，因為瞬間的電壓可能是正電壓，也可能是負電壓。
下圖是Littlefuse的3pF的MLV在USB接口保護中的一個典型應(yīng)用實例。通用于一般的過電壓保護器件，MLV的用法相當(dāng)簡單，只要把MLV并聯(lián)在被保護的設(shè)備兩端即可，在本例中，在每根數(shù)據(jù)線上并聯(lián)一個MLV完成對USB接口的保護。
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圖6：MLV在USB防護中的應(yīng)用實例 |
5.MLV技術(shù)特點和種類
多層壓敏電阻的技術(shù)并不是什么新技術(shù)，實際上最早在20世紀70年代后期，美國電腦電氣公司率先采用類似獨石陶瓷電容器生產(chǎn)工藝制成了疊層壓敏電阻器。這種技術(shù)跟市場上流行的多層電容的技術(shù)是一致的，因為采用了疊層技術(shù)，所以使得MLV的通流能力大大加強。下圖是一個多層壓敏電阻結(jié)構(gòu)示意圖和的金相圖。
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圖7：多層壓敏電阻結(jié)構(gòu)示意圖和金相圖多層壓敏電阻 |
從參數(shù)設(shè)定上非常簡單，從上圖可以看出，多層壓敏電阻相當(dāng)于很多單層的壓敏電阻并聯(lián)在一起，所以對同一種材料來說，擊穿電壓就由單層的厚度決定，而電容則是跟疊層數(shù)直接成正比。如果要得到小的電容值，一個是減少層數(shù)，還有一個就是把單層的厚度變小，所以擊穿電壓就勢必變大。
多層壓敏電阻的工作原理相同于普通插腳式的壓敏電阻，其IV曲線如下圖所示。
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圖8：壓敏電阻的IV曲線圖 |
正是因為壓敏電阻的這種IV非線性特征，使得壓敏電阻在外加電壓升高到某個值時，變成低阻狀態(tài)，從而保護設(shè)備免受過電壓的損害。但是也應(yīng)該看到，這種多層結(jié)構(gòu)目前能達到的最低電容通常是2pF的量級，比如Littlefuse的MLN、MLA等系列產(chǎn)品，而另外一類產(chǎn)品，也稱為MLV系列，比如BournsMLC系列產(chǎn)品。實際上這種產(chǎn)品和Litttlefuse的Pulseguard產(chǎn)品一樣，是基于在某種基底材料上（比如Littlefuse用聚合物，而Bourns用陶瓷材料）沉積某種靜電吸收材料，因為沉積材料的體積大幅度減小，從而使得電容值小于1pF.比如Bourns的MLC系列可以達到0.5pF,而Littlefuse的Pulseguard材料更是號稱能達到0.025pF9，10，11.除了上面提到的兩大類MLV靜電防護器件，MLV防護器件還向集成化發(fā)展，做成多個MLV陣列的形式是最普通的集成方式，比如Epcos系列，就是把四個獨立的MLV集成在一個器件上，同時進行4線保護。Litttlfuse的SP系列，最多能進行18個器件的集成。除了同類MLV器件的集成，還有的公司把其他的一些功能元件與MLV集成在一起，漸漸成為了本行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢。比如AVX公司把MLV與濾波器集成在一起做成TransFeed系列產(chǎn)品，還有的公司把MLV與多層壓敏電阻集成在一起。EPCOS公司推出了T4NA230XFV集成浪涌抑制器，內(nèi)含兩只壓敏電阻器和一種短路裝置。該產(chǎn)品用于電信中心局和用戶線一側(cè)的通信設(shè)備保護12。
4.MLV市場和全球競爭態(tài)勢
多層壓敏電阻器因為其自身的優(yōu)點可以對IC及其它靜電敏感設(shè)備進行保護，防止因靜電放電、浪涌及其它瞬態(tài)電流而造成對它們的損壞，所以其應(yīng)用范圍十分廣泛，主要應(yīng)用領(lǐng)域有三個：手機、汽車電子和計算機技術(shù)。下表是Paumanok對該應(yīng)用在2003年的調(diào)查結(jié)果。
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圖10：Epcos對2007年中國大陸壓敏電阻需求量的估計 |
根據(jù)無源器件專業(yè)市場調(diào)研公司
PAUMANOK的調(diào)查，在2003年多層壓敏電阻的銷售已經(jīng)達到了75億只的規(guī)模。今后幾年全球市場的年增長率將保持在15%，而銷售額每年將增長11%。雖然多層壓敏電阻的市場需求非常強勁，但是因為技術(shù)門檻并不高，所以競爭非常激烈。下圖是在2003年參與競爭的國際上重要供應(yīng)商。
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圖12：多層壓敏電阻臺灣地區(qū)部分供應(yīng)商除了以上提到的供應(yīng)商，在臺灣還有像佳邦、國巨和立昌等也陸續(xù)加入了競爭。雖然在國外和臺灣多層壓敏電阻的生產(chǎn)已經(jīng)批量并且技術(shù)成熟，但是在國內(nèi)大陸，卻剛剛處于起步階段，只有深圳順絡(luò)、廣東風(fēng)華、河南金冠和常州星翰等具有生產(chǎn)能力，從目前的情況看，因為知名度和技術(shù)等原因，國內(nèi)企業(yè)被市場認可的程度并不高。而據(jù)中國電子元件行業(yè)協(xié)會信息中心估計，2004年國內(nèi)對多層壓敏電阻的需求達到23億只，而到2005年則至少達到26億只的規(guī)模，但是我們在2005年國內(nèi)的生產(chǎn)能力卻只有區(qū)區(qū)2億只，需求的90%以上依靠進口13，巨大的需求和遠遠落后的生產(chǎn)能力形成巨大的反差，這一差距隨著電子工業(yè)的快速增長而加大。國內(nèi)發(fā)展多層壓敏電阻的任務(wù)任重而道遠。
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