半導體放電管和氣體放電管的基礎知識

2021-09-07 15:20:06 字數 2781 閱讀 4191

氣體放電管的結構及特性

開放型氣體放電管放電通路的電氣特性主要取決於環境引數,因而工作的穩定性得不到保證。為了提高氣體放電管的工作穩定性,目前的氣體放電管大都採用金屬化陶瓷絕緣體與電極進行焊接技術,從而保證了封接的外殼與放電間隙的氣密性,這就為優化選擇放電管中的氣體種類和壓力創造了條件,氣體放電管內一般充電極有氖或氫氣體。氣體放電管的各種電氣特性,如直流擊穿電壓、衝擊擊穿電壓、耐衝擊電流、耐工頻電流能力和使用壽命等,能根據使用系統的要求進行調整優化。

這種調整往往是通過改變放電管內的氣體種類、壓力、電極塗敷材料成分及電極間的距離來實現的。

氣體放電管有二極放電管及三極放電管兩種型別。有的氣體放電管帶有電極引線,有的則沒有電極引線。從結構上講,可將氣體放電管看成乙個具有很小電容的對稱開關,在正常工作條件下它是關斷的,其極間電阻達兆歐級以上。

當浪湧電壓超過電路系統的耐壓強度時,氣體放電管被擊穿而發生弧光放電現象,由於弧光電壓低,僅為幾十伏,從而可在短時間內限制了浪湧電壓的進一步上公升。氣體放電管就是利用上述原理來限制浪湧電壓,對電路起過壓保護作用的。

隨著過電壓的降低,通過氣體放電管的電流也相應減少。當電流降到維持弧光狀態所需的最小電流值以下時,弧光放電停止,放電管的輝光熄滅。 氣體放電管主要用來保護通訊系統、交通訊號系統、計算機資料系統以及各種電子裝置的外部電纜、電子儀器的安全執行。

氣體放電管也是電路防雷擊及瞬時過壓的保護元件。氣體放電管具有載流能力大、響應時間快、電容小、體積小、成本低、效能穩定及壽命長等特點;缺點是點燃電壓高,在直流電壓下不能恢復截止狀態,不能用於保護低壓電路,每次經瞬變電壓作用後,效能還會下降。

半導體放電管也稱固體放電管是一種pnpn元件,它可以被看作乙個無門電極的自由電壓控制的可控矽,當電壓超過它的斷態峰值電壓或稱作雪崩電壓時,半導體放電管會將瞬態電壓箝制到元件的開關電壓或稱轉折電壓值之內。電壓繼續增大時,半導體放電管由於負阻效應進入導通狀態。只有在當電流小於維持電流時,元件才會復位並恢復到它的高阻抗狀態。

半導體放電管的優點包括它的快速響應時間,穩定的電氣效能引數以及長期使用的可靠性。其響應速度是氣體放電管的千分之一,而壽命是氣體放電管的10倍以上。半導體放電管是負阻元件,其能量轉移特性使之不會被高電壓是你壞。

這一點是遠勝於tvs二極體的。另一方面,半導體放電管也能做到較高的浪湧電流和很低的電容值。

半導體放電管主要用作電子通訊和資料通訊電路的首級和二級過電壓保護器。

一、半導體放電管的結構和工作原理

1、半導體放電管是一種雙向二端半導體器件,其內部機構與雙向閘流體十分相似,但沒有觸發門,是電壓自觸發器件。它是在單晶元兩面同時採用平面工藝摻雜同種雜質而形成的兩面結構完全相同的器件。選用不同的材料和工藝,可以做出各種不同的電壓和電流的放電管。

2、半導體放電管的工作原理

固體放電管抑制過壓一般靠的是它的擊穿電壓平箝位作用。擊穿電流公升至is值時,器件迅速進入導通狀態,這時近乎短路,通過很大的浪湧電流或脈衝電流,將起到快速消除浪湧的目的。器件具有高電流容量和較大的電流上公升率。

一般說來雷電干擾的持續時間很短(約為幾百微秒),為此要求器件具有放電能力。放電能力的優劣通過最大脈衝電流衡量。電流上公升率越大,放電電流越大,放電時間越短,換句話說,通過電流持續時間越短,允許通過的脈衝電流越大。

為確保被保護裝置上的訊號順利傳送,要求器件還具有較小的寄生電容和較大的電壓上公升率耐量。這樣,一方面保證器件反應快速,也適應像雷電那樣持續時間短而高的干擾電壓。另一方面,確保器件不會因快速電壓變化率產生的結電容中的位移電流觸發而誤導通,從而不會影響被保護裝置的正常工作。

綜上所述,該器件的工作原理是:當外加電壓低於vdrm時,器件初讀斷開狀態,使被保護裝置正常工作;當外加電壓高於vs時,放電管迅速導通,起到了保護裝置的作用;當外加電壓恢復正常後,電流能很快下降到低於維持電流的ih,放電管自然回到斷開狀態。

半導體放電管工作狀態如同乙個開關。在斷開狀態下,其漏電流idrm極小,不會影響與其併聯的被保護電路的正常工作。當瞬間過電壓超過其斷態峰值電壓vdrm時,產生瞬間雪崩效應,一旦瞬間電流超過開關電流is,其電壓即降為導通電壓vt,大量的瞬間浪湧電流就此旁路而因保護了併聯的敏感電子線路。

浪湧之後,當電力降到最小維持電流ih值之下時,半導體放電管自然恢復,回到其阻斷狀態。

隨著sidactor上的電壓增加並超過器件的vdrm值,穿過**pn結的電子區域將達到足以引起雪崩倍增效應的值。當雪崩倍增效應發生時,器件的阻抗開始減小,電流開始增大,直到sidactor的電流增益超過一定值,此時,sidctor開關會從高阻狀態轉到低阻狀態,一直到流過它的電流減小到維持電流ih之下。 負阻元件的保護機理是當電壓上公升到一定值時,其從高阻狀態迅速轉變為低阻狀態,利用自身旁路了外部強力能量,使過電壓不能到達被保護的電路。

其導通電壓值小於5v,因而大部分瞬態能量消耗在電路的阻抗元件上,而不是消耗在被保護的線路或負阻元件上。換句話說,負阻元件在此過程中起到了能量轉移的作用,這使得負阻元件能夠承受更高的能量並經歷比箝位元件(比如說tvs二極體)更長的時間。典型的負阻型過電壓保護元件有半導體放電管和氣體放電管。

氣體放電管**氣體放電管包括二極體和三極體,電壓範圍從75v—3500v,超過一百種規格,嚴格按照citel標準進行生產、監控和管理。放電管常用於多級保護電路中的第一級或前兩級,起洩放雷電暫態過電流和限制過電壓作用。 產品名稱:

氣體放電管產品介紹:氣體放電管包括二極體和三極體,電壓範圍從75v—3500v,超過一百種規格,嚴格按照citel標準進行生產、監控和管理。放電管常用於多級保護電路中的第一級或前兩級,起洩放雷電暫態過電流和限制過電壓作用。

優點:絕緣電阻很大,寄生電容很小,缺點:在於放電時延(即響應時間)較大,動作靈敏度不夠理想,對於波頭上公升陡度較大的雷電波難以有效地抑制。

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