Limitatori di tensione a semiconduttore. Dati di riferimento

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Numerose pubblicazioni su riviste hanno fornito informazioni sul principio di funzionamento e sulle caratteristiche dei limitatori di tensione a semiconduttore per vari scopi [1 - 4]. Negli ultimi anni, l'industria nazionale ha dominato la produzione di un ampio gruppo di nuovi limitatori di tensione.

La gamma e le caratteristiche di questi dispositivi sono riepilogate nella tabella. 1 e 2, e i disegni dell'alloggiamento sono mostrati in Fig. 1 - 7.

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Tavolo B.B 3 mostra la struttura delle custodie degli strumenti e il loro peso. Per indicare la polarità di accensione dei limitatori negli alloggiamenti KD-34 e KD-71. Una striscia bianca viene applicata al corpo dal lato del terminale positivo (catodo). Il simbolo di un diodo nel collegamento diodo (diretto) viene applicato sull'alloggiamento di altri dispositivi allo stesso modo degli alloggiamenti dei diodi Zener.

Il nome del tipo sui dispositivi in ​​una custodia in miniatura viene applicato in forma codificata: sulla custodia KD-34 - in un codice colore e sulla custodia KD-71. - letteralmente. Quindi il limitatore KS193A corrisponde a una striscia grigia, KS209A - nera, KS209A1 - nera e grigia, KS209B - due nere, KS209B1 - due grigie. La codifica delle lettere è presentata nella tabella. 4.

Secondo il principio di funzionamento, i limitatori sono simili ai diodi zener, poiché il principale processo fisico che caratterizza il loro funzionamento è la comparsa della soglia della conduttività della giunzione pn ad una certa tensione inversa (rottura Zener). Tuttavia, i limitatori hanno un sistema di parametri, progettazione e metodi di prova leggermente diversi e forniscono un livello più elevato di corrente consentita. I limitatori sono progettati per dissipare l'energia di potenti impulsi di tensione singoli per un tempo limitato.

L'industria produce tre tipi di limitatori: convenzionali (o singoli), simmetrici e a bassa capacità. I primi, che costituiscono il gruppo più numeroso, sono destinati alla protezione contro gli impulsi di emergenza dei circuiti CC. Per proteggere i circuiti di corrente alternata, includono due limitatori convenzionali schiena contro schiena in parallelo, oppure uno simmetrico (non polare), che è una coppia di giunzioni p-n collegate schiena contro schiena in serie, come con due- diodi zener anodici. È facile distinguere un limitatore simmetrico dagli altri: non ha una striscia bianca o un segno di diodi sul corpo che indica la polarità e alla fine del nome c'è una lettera C.

Tutti i limitatori singoli e simmetrici sono riepilogati nella tabella. 1 e quelli a bassa capacità - nella tabella. 2.

I limitatori a bassa capacità sono progettati per proteggere i circuiti ad alta frequenza. La struttura di questi dispositivi è costituita da un limitatore convenzionale e da un diodo ad alta tensione collegato in serie ad esso. Quando il limitatore si apre sotto l'influenza di un impulso di emergenza, si apre anche il diodo. La struttura non conduce corrente nella direzione opposta, poiché il diodo è chiuso. In altre parole, questi limitatori sono polari, motivo per cui devono essere inclusi nel circuito protetto a coppie, schiena contro schiena in parallelo.

L'introduzione di un diodo in serie consente di ridurre notevolmente la capacità totale del limitatore - fino a 90...100 pF. Per confronto, segnaliamo che la capacità di un limitatore convenzionale con una tensione di apertura di 200 V è di circa 500 pF, e per quelli a bassa tensione può raggiungere 22000 pF. I limitatori di tensione a bassa capacità (analoghi delle serie straniere LCE6.5A-LCE170A di General Semiconductor Industries, Inc.) sono in grado di proteggere le linee di comunicazione CA con una frequenza fino a 100 MHz.

Il tempo di risposta dei limitatori convenzionali è inferiore a 10-12 s, simmetrico - 10-9 s e limitatori a bassa capacità - 5∙10-9 s.

Poiché tutte le caratteristiche elettriche dei limitatori sono associate all'applicazione della tensione inversa alla loro giunzione p-n e al flusso di corrente inversa attraverso la giunzione, le indicazioni del segno dei parametri e dei loro valori numerici vengono omesse ovunque.

Principali caratteristiche elettriche dei limitatori di tensione

• Uopen - tensione di apertura (rottura) del dispositivo a una determinata corrente di apertura di prova Iopen;
• Ichiuso - corrente continua che scorre attraverso un dispositivo chiuso (corrente di dispersione) a una determinata tensione Uchiuso, inferiore a Uaperto;
• Uwork è una tensione operativa operativa costante pari a 0,85Uopen e 0,81Uopen per dispositivi con uno spread di ±5% e ±10% in Uopen, rispettivamente. Utilizzando questo parametro, selezionare il limitatore richiesto;
• Ilim.pulsemax - valore di picco dell'ampiezza corrente a una determinata durata, ciclo di lavoro e forma dell'impulso, nonché temperatura ambiente;
• Ulim.imp.max - tensione di impulso limite massima alla corrente di impulso massima Ilim.imp.max e durata, ciclo di lavoro e forma degli impulsi specificati, nonché temperatura ambiente;
• Rimp.max - la potenza massima consentita dell'impulso dissipata dal dispositivo a una determinata durata, ciclo di lavoro e forma dell'impulso, nonché temperatura ambiente;
• Inp è una corrente diretta costante (che scorre nella direzione opposta a quella operativa) attraverso un limitatore a bassa capacità ad una determinata tensione diretta U.

I limitatori sono classificati in base alla potenza dell'impulso per determinati parametri dell'impulso di prova. Nella tabella I parametri dell'impulso 1 e 2 sono indicati per un impulso esponenziale della durata di 1 ms (spesso scritto come 10\1000 μs, dove 10 μs è il tempo di salita; 1000 μs è la durata dell'impulso); la forma è un esponenziale decrescente, mostrato in Fig. 8.

I dispositivi estranei per la protezione da impulsi di tensione eccessiva, compresi i varistori, vengono normalizzati da impulsi di corrente con durata di 1\40 μs, 8\20 μs, 30\60 μs, 10\1000 μs, 1,2\50 ms, a seconda delle condizioni applicative . In condizioni operative reali, a seconda della natura dei sovraccarichi di impulsi, i parametri degli impulsi possono avere valori diversi.

Le dipendenze della potenza dell'impulso dalla durata dell'impulso per limitatori di varie classi sono mostrate in Fig. 9.

Nella fig. La Figura 10 mostra come esempio le stesse dipendenze per impulsi di varie forme.

I limitatori di tensione estranei sono prodotti con i marchi commerciali TransZorb, TransiJ, Trisil, Mosopb, Zener Transient Voltaggio Suppressors, Transient Voltaggio Soppressori (TVS), ecc.

Alcuni limitatori di tensione possono essere utilizzati con successo anche come diodi Zener. Pertanto, il limitatore KR228A (analogo del dispositivo 1N5349B di Motorola) ha inoltre parametri standardizzati del "diodo zener": corrente di stabilizzazione, resistenza differenziale, potenza statica.

Letteratura

1. Diodi Kadukov A. TVS - dispositivi a semiconduttore per limitare pericolose sovratensioni nei circuiti elettronici. - Componenti e Tecnologie, 2001, n. 1, p. 32-36.
2. Kolosov V., Muratov A. Protezione delle apparecchiature elettroniche dagli impulsi ad alta tensione nella rete. - Radio, 1998, n. 7, pag. 52,53.
3. Tolkacheva R. Microassiemi protettivi ZA-0 e ZA-1, Radio, 1999, No. 8, p. 60.
4. Kolosov V. "Killers" di apparecchiature elettroniche - reti elettriche. - Elettronica dal vivo della Russia, 2000, p. 50-53.

Autori: T.Loseva, V.Minaev, B.Popov, Novosibirsk

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