对于连接碳化硅 (SiC) 电阻器，绝大多数首选的方法是并联电路配置。这种设计利用了碳化硅独特的电学特性，创建了一个自平衡系统，促进均匀加热并最大限度地延长元件的使用寿命。虽然串联连接在技术上是可行的，但它会带来重大的风险，通常会导致过早和灾难性的故障。
碳化硅电阻器的核心挑战在于其电阻会随温度和老化而变化。并联连接方案将这一挑战转化为优势，创建了一个自调节电路，而串联连接则会放大这些电阻差异，导致热失控。
核心原理：碳化硅的正温度系数
要理解为什么连接方法如此关键，您必须首先了解材料的基本行为。
什么是正温度系数 (PTC)？
碳化硅是一种 PTC 材料。这意味着随着其温度升高，其电阻也随之增加。
这种行为是并联电路中出现自平衡效应的主要原因。
老化的必然影响
在其使用寿命期间，碳化硅电阻器的基电阻会永久性增加。这意味着即使您最初使用一套完美匹配的新元件，它们也必然会随着时间的推移而漂移并产生不同的电阻值。
为什么并联连接更优越
并联电路设计与碳化硅的 PTC 特性和老化特性协同工作，而不是对抗它们。
自平衡效应
想象两个并联的碳化硅元件。如果其中一个电阻略低，它最初会比其伴侣吸收更多的电流并变得更热。
由于其 PTC 特性，其电阻随后会增加。这种增加会自动将电流重新分配到较冷、电阻较低的元件，直到它们都稳定在相似的温度和功率输出。这创建了一个稳定、自校正的系统。
简化的更换和维护
当并联电路中老化的元件失效或需要更换时，您可以安装一个新的、电阻较低的元件。自平衡效应将确保新元件与旧元件顺利集成，而不会造成严重的失衡。
了解权衡和风险
虽然并联是标准做法，但理解“为什么”涉及认识到其他方法的危险和系统的物理限制。
串联连接的危险
在串联电路中，所有元件的电流都相同。如果一个元件具有更高的电阻（由于老化或制造公差），它将耗散更多的功率 (P = I²R) 并变得更热。
这种加热会进一步增加其电阻（由于 PTC），导致它变得更热。这种反馈回路会产生热失控，迅速摧毁电阻最高的元件，从而破坏整个电路。
物理安装的重要性
如果元件因机械应力而断裂，则正确的电气连接无关紧要。碳化硅元件易碎，必须正确安装。
它们不得承受张力。安装系统必须允许元件在加热和冷却时自由膨胀和收缩。未能考虑热膨胀是元件失效的主要原因。
电源考虑
在并联电路中，元件的“冷”电阻最低。这意味着系统开启时，初始电流浪涌可能非常高。您的电源必须足够坚固，以应对这种峰值需求而不会跳闸。
为您的应用做出正确选择
您的连接策略应以可靠性和系统寿命的原则为指导。
- 如果您的主要关注点是可靠性和寿命：始终使用并联连接。这是利用碳化硅自调节特性并避免级联故障的行业标准。
- 如果您要更换单个元件：并联电路具有高度的容错性，允许新元件与旧的、电阻较高的元件自动平衡其负载。
- 如果您正在设计新的加热系统：指定并联电路，并确保机械设计允许热膨胀。这两个因素对于成功同样关键。
通过理解这些原则，您可以设计一个坚固高效、为长期性能而打造的高温系统。
总结表：
| 连接方法 | 主要优点 | 主要风险 |
|---|---|---|
| 并联 | 自平衡、均匀加热、易于更换、使用寿命长 | 初始电流浪涌高，需要强大的电源 |
| 串联 | 技术上可行 | 热失控、过早失效、灾难性电路中断 |
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