【元件篇⑦】吸收静电保护电路的压敏电阻

诱导雷会产生如同海啸般的电涌

雷阵雨、不定期暴雨、热带地区的短风暴等，都属于大规模积乱云降下的局部大雨。积乱云也称为雷云，顾名思义伴有雷电，有时会落在输电线上，造成停电。即使不落雷，在雷云接近时，AM广播也会产生嘎吱嘎吱的噪声。这是雷云之间的放电所产生的电磁波造成的。

比起落雷，诱导雷更会造成大范围内的电子设备损害。雷云下方平时分布着负电荷，因此雷云接近时，电线杆上的输电线和电话线等会被诱导出正电荷。在此状态下，云间放电等现象所产生的负电荷被中和时，输电线和电话线中被诱发的正电荷就会像海啸一样向地面流去。这称为雷电涌。

雷电涌是瞬间的冲击波，电压可达到数千V，电流可达1千到1万A，只要侵入电子设备，就能轻易破坏集成电路等元件。在搭载集成电路的电话普及时期，雷电涌的对策还不完善，因此某个地区的电话全部故障的事故常有发生。

为了防止这类问题，变阻器和避雷器开始展现身手。以发电、输电、变电等设备安装的SPD（防电涌设备）为代表，它们存在着家庭供电用、电子设备用、汽车用等各种型号。

超过一定电压后电阻下降且通行电流的压敏电阻

在大河的中段，往往设有调蓄池。在河流超过一定水位时，这片区域能暂时储蓄水量，防止下游受到洪水危害。压敏电阻就可以被比作调蓄池。在雷电涌等入侵时，它自身能充当旁路，防止电子设备故障。

物质的电阻通常遵循R=E/I的欧姆定律（E：电压、R：电阻、I：电流）但是在半导体和电子陶瓷中，有些电阻随电压的变化是非线性的。例如，它可能在某个电压以下呈现高电阻，在该电压以上的电阻却会降低，流通大电流。压敏电阻就是利用了这种性质的元件，它是voltage variable resistor（可变电压压敏电阻）的缩写。

电子陶瓷是诸多细微结晶粒聚合成的结晶体，一般的压敏电阻多采用以氧化锌为主成分的陶瓷。包含结晶粒的晶界是高电阻的绝缘层，在某个电压以下不通行电流，但超过该电压时，就会因为量子隧穿效应而通行大电流。

将2个相对放置的齐纳二极管(稳压二极管）连接构成的电压保护元件被用于防止电涌损害集成电路，但这样就需要连接电容，难以减少安装面积。积层贴片压敏电阻则解决了这个问题。这种变阻器采用了氧化锌陶瓷层与内部电极交叠的积层构造。

如同我们在中学物理学到的那样，物质的电阻通常遵循R=E/I的欧姆定律（E：电压、R：电阻、I：电流）但是在半导体和电子陶瓷中，有些电阻随电压的变化是非线性的。例如，它可能在某个电压以下呈现高电阻，在该电压以上的电阻却会降低，流通大电流。压敏电阻就是利用了这种性质的元件，它是voltage variable resistor（电压可变电阻）的缩写。

电子陶瓷是诸多细微结晶粒聚合成的结晶体，一般的压敏电阻多采用以氧化锌为主成分的陶瓷。包含结晶粒的晶界是高电阻的绝缘层，在某个电压以下不通行电流，但超过该电压时，就会因为量子隧穿效应而通行大电流。

将2个相对放置的齐纳二极管(稳压二极管）连接构成的电压保护元件被用于防止电涌损害集成电路，但这样就需要连接电容，难以减少安装面积。积层贴片压敏电阻则解决了这个问题。这种变阻器采用了氧化锌陶瓷层与内部电极交叠的积层构造。

阻断人体放出的静电

在充斥着塑料制品的现代生活中，人体也会像雷云那样储蓄静电荷。而随着近年来电子设备的便携化发展，手指触摸、或通过线缆进行设备连接的情况也多了起来。此时产生的静电放电会导致集成电路故障，因此积层贴片压敏电阻的发挥空间也越来越广。

变阻器流通1mA电流时的端口间电压一般称为变阻电压。为了保护低电压驱动的集成电路，变阻电压就需要降低。碟形压敏电阻的变阻电压尚有50到200V，积层贴片压敏电阻的变阻电压则降到了十几V程度的低压。

高速信号线也可使用的低静电容量型

此外，USB和HDMI等高速信号线中，变阻器的静电容量相当于电容器成分，会产生影响，因此需要尽可能地予以抑制。不过，传统的积层贴片压敏电阻难以在保持电涌抗性的同时减少静电容量。静电容量与电极面积成正比。为了减小静电容量，就需要减少电极面积，但这样就会降低电涌抗性。

因此，在采用独特变阻材料的同时，人们利用高水平的微细结构控制技术，确立了结晶粒的微细化、均匀化技术。凭借这类诸多先进技术，TDK开发出了自己的积层贴片压敏电阻。将它运用到高频集成电路、接口电路、USB或HDMI等高速信号线中，就能防止电子设备故障和静电损害。

除了积层贴片压敏电阻，TDK还提供各种产品，例如应对车载DC马达刷片的接点火花发出的辐射噪声所用的环状压敏电阻。与积层型带引线电容器、电源线扼流圈等元件组合后，它就能够有效地保护DC马达的接点并延长马达寿命。