半导体放电管概述

半导体放电管,又称固体放电管,是一种过压保护器件,是利用晶闸管原理制成的,依靠PN结的击穿电流触发器件导通放电,可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流。其击穿电压的范围,构成了过压保护的范围。

半导体放电管的选用方法

1、最大瞬间峰值电流IPP必须大于通讯设备标准的规定值。如FCC Part68A类型的IPP应大于100A;Bellcore 1089的IPP应大于25A。

2、转折电压VBO必须小于被保护电路所允许的最大瞬间峰值电压。

3、半导体放电管处于导通状态(导通)时,所损耗的功率P应小于其额定功率Pcm,Pcm=KVT*IPP,其中K由短路电流的波形决定。对于指数波,方波,正弦波,三角波K值分别为1.00,1.4,2.2,2.8。

4、反向击穿电压VBR必须大于被保护电路的最大工作电压。如在POTS应用中,最大振铃电压(150V)的峰值电压(150*1.41=212.2V)和直流偏压峰值(56.6V)之和为268.8V,所以应选择VBR大于268.8V的器件。又如在ISDN应用中,最大DC电压(150V)和最大信号电压(3V)之和为153V,所以应选择VBR大于153V的器件。

5、若要使半导体放电管通过大的浪涌电流后自复位,器件的维持电流IH必须大于系统所能能提供的电流值。即:IH(系统电压/源阻抗)。

半导体放电管的Spice模型

半导体放电管P0640SC的Spice模型,使用Cadence对该元件进行仿真.

图1 P0640SC参数

图2 P0640SC V-I曲线

Vs@100V/us(转折电压)为77V,Vdrm(峰值闭态电压)为58V,Vt(开启电压)为4V。

图3 P0640SC的仿真原理图

图4 仿真结果(红色为模拟的输入电压脉冲,蓝色为流过放电管的电流,绿色为负载电压)

上图可以看出,在100V/us的条件下,手册给出的切换电压Vs=77V,仿真结果为93V;手册给出的峰值闭态电压Vdrm=58V,仿真结果中,在58V之后,流过放电管的电流开始出现并逐渐增加;手册给出的开启电压Vt=4V,仿真结果为5.6V。

根据仿真结果,得出以下方法和结论:

1. 重点关注3个电压参数Vdrm、Vt和Vs,无需关注具体含义,将3个电压值从小到大排列,按照手册值,依次为:4V、58V和77V,只要加在放电管的电压大于3个电压值的最大值Vmax,它就开始工作,即将电压强制压低至3个电压值的最小值Vmin,那么58V的作用是什么?大于58V,电流开始出现(见上图的仿真结果)。

2. 线路正常工作电压必须小于3个电压值的最小值Vmin。否则,当Vmin=4V,即开启电压Vt=4V,若线路工作电压为5V,意味着被保护线路正常工作时,放电管会开启,这样是不允许的。

3. 对3个电压的理解为:当小于4V,放电管不发挥作用,对线路无影响;当大于4V且小于58V,放电管开启了,但是无电流;当大于58V,电流陡增;当大于77V,放电管发挥作用,将电压限制在4V。

产品相关信息

P0640SC产品线链接:https://www.semiware.com.cn/products/General-Thyristors/P0640SC.html

P0640SC产品典型特性

P0640SC系列半导体放电管产品具有极间电容小,漏电流小,浪涌吸收能力强,稳定性强等产品特性。这款轴向引线器件非常适用于电话、应答机、调制解调器、传真机接口等客户端设备(CPE),还可用于有一定过流保护要求的T1/E1/J1中继卡等的过压保护装置。

> 采用标准表面贴装式DO-214AA封装

> 10/1000μs波形时的峰值浪涌能力达到100A

> 10/700μs波形时的峰值浪涌能力达到6KV

> 响应速度快

> 漏电流小

> 极间电容低

> 不含卤素且符合RoHS及Reach测试标准

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