Halbleiter-Spannungsbegrenzer. Vergleichsdaten

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Referenzmaterialien

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Eine Reihe von Fachzeitschriftenpublikationen lieferten Informationen zum Funktionsprinzip und den Eigenschaften von Halbleiter-Spannungsbegrenzern für verschiedene Zwecke [1 - 4]. In den letzten Jahren hat die heimische Industrie die Produktion einer großen Gruppe neuer Spannungsbegrenzer gemeistert.

Die Reichweite und Eigenschaften dieser Geräte sind in der Tabelle zusammengefasst. 1 und 2, die Gehäusezeichnungen sind in Abb. dargestellt. 1 - 7.

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B B Tisch 3 zeigt den Aufbau der Instrumentengehäuse und deren Gewicht. Zur Anzeige der Polarität beim Einschalten der Begrenzer in den Gehäusen KD-34 und KD-71. Von der Seite des Pluspols (Kathode) wird ein weißer Streifen auf das Gehäuse aufgebracht. Das Symbol einer Diode in Dioden-(Direkt-)Verbindung wird auf den Gehäusen anderer Geräte auf die gleiche Weise angebracht wie auf den Gehäusen von Zenerdioden.

Die Typenbezeichnung ist bei Geräten im Miniaturgehäuse in codierter Form angebracht: beim KD-34-Gehäuse in Farbcodierung und beim KD-71-Gehäuse. - buchstäblich. Der Begrenzer KS193A entspricht also einem grauen Streifen, KS209A - schwarz, KS209A1 - schwarz und grau, KS209B - zwei schwarz, KS209B1 - zwei grau. Die Buchstabenkodierung ist in der Tabelle dargestellt. 4.

Vom Funktionsprinzip her ähneln Begrenzer Zenerdioden, da der wichtigste physikalische Prozess, der ihre Funktionsweise charakterisiert, das Auftreten der pn-Übergangsleitfähigkeit bei einer bestimmten Sperrspannung (Zener-Durchbruch) ist. Allerdings haben Begrenzer ein etwas anderes Parametersystem, Design und Prüfmethoden und bieten einen höheren zulässigen Strom. Begrenzer dienen dazu, die Energie starker Einzelspannungsimpulse für eine begrenzte Zeit abzuleiten.

Die Industrie stellt drei Arten von Begrenzern her: konventionell (oder einzeln), symmetrisch und mit geringer Kapazität. Die erste, die größte Gruppe, dient dem Schutz vor Notimpulsen von Gleichstromkreisen. Um Wechselstromkreise zu schützen, umfassen sie entweder zwei herkömmliche Begrenzer, die Rücken an Rücken parallel geschaltet sind, oder einen symmetrischen (unpolaren), bei dem es sich um ein Paar pn-Übergänge handelt, die Rücken an Rücken in Reihe geschaltet sind, wie bei Zwei- Anoden-Zenerdioden. Es ist leicht, einen symmetrischen Begrenzer von den anderen zu unterscheiden – er hat keinen weißen Streifen oder Diodenzeichen auf dem Gehäuse, das die Polarität anzeigt, und am Ende des Namens steht der Buchstabe C.

Alle Einzel- und symmetrischen Begrenzer sind in der Tabelle zusammengefasst. 1 und solche mit geringer Kapazität - in der Tabelle. 2.

Begrenzer mit geringer Kapazität dienen dem Schutz von Hochfrequenzschaltungen. Der Aufbau dieser Geräte besteht aus einem herkömmlichen Begrenzer und einer dazu in Reihe geschalteten Hochspannungsdiode. Wenn der Begrenzer unter dem Einfluss eines Notimpulses öffnet, öffnet auch die Diode. Die Struktur leitet keinen Strom in die entgegengesetzte Richtung, da die Diode geschlossen ist. Mit anderen Worten: Diese Begrenzer sind polar, weshalb sie paarweise Rücken an Rücken parallel in den Schutzkreis eingebunden werden müssen.

Durch die Einführung einer Reihendiode lässt sich die Gesamtkapazität des Begrenzers deutlich reduzieren – auf bis zu 90...100 pF. Zum Vergleich weisen wir darauf hin, dass die Kapazität eines herkömmlichen Begrenzers bei einer Öffnungsspannung von 200 V etwa 500 pF beträgt und bei Niederspannungsbegrenzern 22000 pF erreichen kann. Spannungsbegrenzer mit niedriger Kapazität (Analoga der ausländischen Serien LCE6.5A-LCE170A von General Semiconductor Industries, Inc.) sind in der Lage, Wechselstrom-Kommunikationsleitungen mit einer Frequenz von bis zu 100 MHz zu schützen.

Die Reaktionszeit herkömmlicher Begrenzer beträgt weniger als 10-12 s, symmetrisch - 10-9 s und Begrenzer mit geringer Kapazität - 5∙10-9 s.

Da alle elektrischen Eigenschaften von Begrenzern mit dem Anlegen einer Sperrspannung an ihren pn-Übergang und dem Fluss eines Rückstroms durch den Übergang verbunden sind, wird überall auf die Angabe des Vorzeichens der Parameter und ihrer Zahlenwerte verzichtet.

Wichtigste elektrische Eigenschaften von Spannungsbegrenzern

• Uopen – Öffnungsspannung (Durchbruchspannung) des Geräts bei einem bestimmten Testöffnungsstrom Iopen;
• Iclosed – Gleichstrom, der durch ein geschlossenes Gerät fließt (Leckstrom) bei einer bestimmten Spannung Uclosed, kleiner als Uopen;
• Uwork ist eine konstante Betriebsspannung von 0,85 Uopen und 0,81 Uopen für Geräte mit einer Streuung von ±5 % bzw. ±10 % in Uopen. Wählen Sie mit diesem Parameter den gewünschten Begrenzer aus;
• Ilim.pulsemax – Spitzenwert der Stromamplitude bei einer bestimmten Dauer, einem bestimmten Arbeitszyklus und einer bestimmten Impulsform sowie der Umgebungstemperatur;
• Ulim.imp.max – maximale Grenzimpulsspannung bei maximalem Impulsstrom Ilim.imp.max und angegebener Dauer, Einschaltdauer und Form der Impulse sowie Umgebungstemperatur;
• Rimp.max – die maximal zulässige Impulsleistung, die das Gerät bei einer bestimmten Dauer, einem bestimmten Arbeitszyklus und einer bestimmten Impulsform sowie der Umgebungstemperatur abgibt;
• Inp ist ein konstanter Durchlassstrom (der entgegen der Betriebsrichtung fließt) durch einen Begrenzer mit niedriger Kapazität bei einer gegebenen Durchlassspannung U.

Begrenzer werden nach der Impulsleistung für bestimmte Parameter des Prüfimpulses klassifiziert. In der Tabelle Die Impulsparameter 1 und 2 werden für einen exponentiellen Impuls mit einer Dauer von 1 ms angegeben (oft als 10\1000 μs geschrieben, wobei 10 μs die Anstiegszeit und 1000 μs die Impulsdauer ist); die Form ist eine abnehmende Exponentialfunktion, wie in Abb. 8.

Fremdgeräte zum Schutz vor übermäßigen Spannungsimpulsen, einschließlich Varistoren, werden je nach Einsatzbedingungen durch Stromimpulse mit einer Dauer von 1\40 μs, 8\20 μs, 30\60 μs, 10\1000 μs, 1,2\50 ms normalisiert . Unter realen Betriebsbedingungen können die Impulsparameter je nach Art der Impulsüberlastung unterschiedliche Werte haben.

Die Abhängigkeiten der Impulsleistung von der Impulsdauer für Begrenzer verschiedener Klassen sind in Abb. dargestellt. 9.

In Abb. Abbildung 10 zeigt beispielhaft die gleichen Abhängigkeiten für Impulse unterschiedlicher Form.

Ausländische Spannungsbegrenzer werden unter den Marken TransZorb, TransiJ, Trisil, Mosopb, Zener Transient Voltage Suppressors, Transient Voltage Suppressors (TVS) usw. hergestellt.

Einige Spannungsbegrenzer können auch erfolgreich als Zenerdioden eingesetzt werden. So verfügt der Begrenzer KR228A (analog zum Gerät 1N5349B von Motorola) zusätzlich über standardisierte „Zenerdioden“-Parameter – Stabilisierungsstrom, Differenzwiderstand, statische Leistung.

Literatur

1. Kadukov A. TVS-Dioden – Halbleiterbauelemente zur Begrenzung gefährlicher Überspannungen in elektronischen Schaltkreisen. - Komponenten und Technologien, 2001, Nr. 1, S. 32-36.
2. Kolosov V., Muratov A. Schutz elektronischer Geräte vor Hochspannungsimpulsen im Netzwerk. - Radio, 1998, Nr. 7, S. 52,53.
3. Tolkacheva R. Protective microassemblies ZA-0 und ZA-1, Radio, 1999, Nr. 8, p. 60.
4. Kolosov V. „Killer“ elektronischer Geräte – elektrische Netzwerke. - Live Electronics of Russia, 2000, S. 50-53.

Autoren: T. Loseva, V. Minaev, B. Popov, Nowosibirsk

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