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半导体放电管维持电流的研究

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IH=
2ΠV KW 2
Θ2 ln
b a
30
半导体技术 1997 年 4 月第 2 期
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
其中: V K 为结开放电位, V K≈ 015V , W 2 为 P2 基区的厚度, Θ2 为 P2 基区的电阻率。
基区电阻率 8 ·cm 50 30
维持电流 mA 60～ 80 80～ 100
20
120
(2) 制造工艺完全相同, 只是短路点数目 不同, 测量其对维持电流的影响示于表 2。
4 结果讨论
根据实验结果可见依靠改变基区电阻率可
提高维持电流, 但维持电流要达到 150mA 以 上还是困难的。因为提高 P2 基区的掺杂浓度会 导致 Αnpn的减小, 使器件动态特性降低。如电流 上升时间变大, 同时V BO 与V BR 的差值变大, 同 时使放电管导通电流减小降低了器件的电流容
图 1 (a) 半导体放电管 I 2V 特性
(b) 结构示意图
为了提高晶闸管耐压能力, 经常采用短路 发射极为阴极的结构。 而实际上短路点的布置
是各种各样的, 现以一简单模型 (如图 2 所 示) 来讨论维持电流与器件参数的关系。 根据
P 1S1R aderch t 模型分析结果[1], 维持电流 IH 为:
由上式可见, 要提高维持电流有两条路径: ( 1) 减少基区电阻率, 即提高基区掺杂浓度; (2) 改变器件的短路点结构参数, 即增加短路 点的尺寸或增加短路点的个数。 而基区的厚度 与击穿电压有关, 不能轻易变动。
表 2 短路点数目对维持电流的影响
短路点数目 个 18
维持电流 mA 80～ 100
(收稿日期 19960429)
半导体技术 1997 年 4 月第 2 期
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© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
Hale Waihona Puke 量。 这都是我们所不希望的。 改变短路点的尺
寸, 增加短路点的数目, 对维持电流几乎不产
生影响。 因为过密的短路点或过大的短路点尺
寸必将损失更多的导通面积, 直接影响器件的
抗电涌能力。 所以要获得大的维持电流必须在
版面结构上大胆的设计, 实践表明, 对于半导
体放电管, 其维持电流 IH 应表示为:
IH=
34
80～ 100
42
80～ 100
(3) 制造工艺完全相同, 短路点数目基本 相同 (为版面好排, 三角形排列是 38 个短路点, 正方形排列是 40 个短路点)。 测量其对维持电 流的影响, 结果示于表 3。
表 3 短路点排列方式对维持电流的影响
短路点排列方式 三角形
维持电流 mA 80～ 100
正方形
80～ 100
图 2 短路点模型 (短路点为圆形, 直径为 2a, 短路点 间距为 2b)
3 实验
根据以上的理论分析, 我们进行了 3 项实 验。
(1) 选用同一版面的放电管版图, 同样工 艺方法制造, 仅基区掺杂浓度改变, 测量其对 维持电流的影响结果示于表 1。
表 1 基区电阻率对维持电流的影响
2ΠV KW
Θ2 ln
b a
2
+
G
(b)
G (b) 是与短路点形式有关的结构常数。因
此对放电管的设计必须跨出晶闸管的限制。
参考文献
1 R aderch t P S1A R eview of the Sho rted Em itter P rincip le
as A pp lied to PN PN Silicon Con tro lled R ectifiers. In t J E lectron, 1971; 31 (6) : 541～ 564
1 引 言
近年来随着我国通讯事业的飞速发展, 电 话已进入千家万户, 预防雷电事故, 保护电气 电子系统及关键器件免遭瞬时浪涌电压、 电流 及其它电气噪声引起的损失, 有一个可靠稳定 的保护系统是必不可少的。 以往用于电话保护 的抗电涌器件多为气体放电管、 碳精放电管和 陶瓷放电管。目前国内应用的多为陶瓷放电管, 而陶瓷放电管自身存在如下缺点: (1) 阴极慢 性 漏气; (2) 寿命短, 平均寿命只有 2 年; (3) 电流容量小等迫切需要替代产品。 随着半 导体工艺技术的发展, 1989 年 SGS2THOM 2 SON 公司首先推出了半导体抗电涌器件, 以其 起动快、寿命长、参数一致性好、通态压降低、 对称性好的独特优点为世人所注视, 是理想的 换代产品。
半导体放电管维持电流的研究
詹 娟
东南大学电子工程系 (南京 210096)
摘要 对提高半导体放电管的维持电流 (IH ) 进行了研究, 实验结果表明: 应用一般 晶闸管维持电流公式进行调整, 不易得到大的维持电流, 必须在放电管结构上进行改进, 并进而给出了其维持电流 IH 的新表达式。
关键词 半导体放电管 维持电流
目前国内外正在大力研究、 发展此种放电 管, 以加快换代速度, 我国已从研究阶段逐步 进入生产和试用阶段。
2 理论
半导体放电管实际上是一种无栅双向晶闸 管, 其特性与结构示于图 1, 当外来电压超过某 一数值时, 放电管就快速导通, 使浪涌电流通 过放电管而不进入被保护系统, 从而起了保护 作用。
当放电管用来保护电话系统时, 不但要能 对雷电干扰及瞬时高压起保护外, 而且要求在 有干扰情况下电话仍然畅通无阻, 这样放电管 需有大于或等于 150mA 的维持电流。

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放电管工作原理

放电管工作原理

放电管工作原理
放电管是一种通过放电产生光或电的装置，它的工作原理主要是通过控制电流和电压来实现放电效果。

放电管内部通常包含两个电极，即正极和负极。

当外部施加电压时，电子会从负极流向正极，形成电流。

在正常情况下，电子在电流通过的过程中并不发生放电现象。

然而，当电压超过放电管的击穿电压时，放电现象就会发生。

这是因为当电压达到一定程度时，电子会获得足够的能量突破正极与负极之间的电荷屏障，从而产生能量释放的现象。

这个过程就是放电。

在放电过程中，放电管会产生巨大的电流和电压峰值。

这些能量以光的形式释放出来，形成明亮而稳定的光点或光弧。

典型的例子是氖灯、氙灯和闪光灯等设备中使用的放电管。

总的来说，放电管的工作原理是通过对电流和电压施加控制，超过击穿电压时，电子获得能量，并以光的形式释放出来。

这种现象在放电管中得到充分利用，使其成为一种重要的光电转换装置。

放电管特性及选用

放电管特性及选用

放电管特性及选用吴清海放电管的分类放电管要紧分为气体放电管和半导体放电管，其中气体放电管由烧结的材料不同分为玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管，玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管具有相同的特性。

气体放电管要紧有密封的惰性气体组成，由金属引线引出，用陶瓷或是玻璃进行烧结。

其工作原理为，当加在气体放电管两头的电压达到气体电离电压时，气体放电管由非自持放电过度到自持放电，放电管呈低阻导通状态，能够刹时通过较大的电流，气体放电管击穿后的维持电压能够低到30V之内。

气体放电管同流量大，但动作电压较难操纵。

半导体放电管由故态的四层可控硅结构组成，当浪涌电压超过半导体放电管的转折电压V BO时放电管开始动作，当放电管动作后在返送装置，的作用下放电管两头的电压维持在很低（约20V以下）时就能够够维持其在低阻高通状态，起到吸收浪涌爱惜后级设备的作用。

半导体放电管的爱惜机理和应用方式和气体放电管相同。

半导体放电管动作电压操纵精准，通流量较小。

放电管动作后只需要很低的电压即可维持其低阻状态，因此放电管属于开关型的SPD。

当正常工作时放电管上的漏电流可忽略不计；击穿后的稳固残压低，爱惜成效较好；耐流能力较大；在利用中应注意放电管的续流作用遮断，在适当场合中应有有效的续流遮断装置。

气体放电管气体放电管：气体放电管由封装在小玻璃管或陶瓷管中相隔必然距离的两个电极组成；其电气性能要紧取决于气体压力，气体种类，电极距离和电极材料；一样密封在放电管中的气体为高纯度的惰性气体。

放电管要紧由：电极、陶瓷管(玻璃管)、导电带、电子粉、Ag-Cu 焊片和惰性气体组成。

在放电管的两电极上施加电压时，由于电场作用，管内初始电子在电场作用下加速运动，与气体分子发生碰撞，一旦电子达到必然能量时，它与气体分子碰撞时发生电离，即中性气体分子分离成电子和阳离子，电离出来的电子与初始电子在行进进程中还要不断地再次与气体分子碰撞发生电离，从而电子数按几何级数增加，即发生电子雪崩现象，另外，电离出来的阳离子也在电场作用下向阴极运动，与阴极表面发生碰撞，产生二次电子，二次电子也参加电离作用，一旦知足： r(ead-1)=1 时放电管由非自持放电过渡到自持放电，管内气体被击穿，放电管放电，现在放电电压称为击穿电压Vs。

半导体放电管和tvs管

半导体放电管和tvs管

半导体放电管和tvs管1.引言1.1 概述半导体放电管和TVS管是电子领域中常见的两种保护元件，用于保护电路免受过电压和过电流的损害。

半导体放电管（GDT）是一种可触发的开关装置，其主要工作原理是通过内部的气体放电使电路中的过电压得以释放。

TVS管（Transient Voltage Suppressor）也是一种保护元件，其主要功能是在电路中检测到过电压时迅速导通并将过电压引到接地，以保护其他元件不受损坏。

在现代电子产品中，由于电路工作时常会受到突发的电压波动或电磁干扰，半导体放电管和TVS管的使用变得至关重要。

半导体放电管可以快速响应和释放过电压，有效地保护电路和设备；而TVS管则起到了防止电压超限和过电流进入电路的作用。

半导体放电管和TVS管的应用领域非常广泛。

在通信设备、电力设备、汽车电子、工业自动化等领域，半导体放电管和TVS管被广泛应用于各种电路保护和过电压抑制的场景。

它们可以有效地保护电路中的其他元件，提高电路的稳定性和可靠性。

尽管半导体放电管和TVS管在过电压保护方面有许多相似之处，但它们也存在一些不同之处。

半导体放电管通常具有更高的电流和功耗承受能力，适用于工程领域的大功率电路保护；而TVS管通常具有更快的响应速度和更低的电压保护等级，适用于对过电压反应要求更高的应用场景。

综上所述，半导体放电管和TVS管是电子领域中重要的保护元件，它们在保护电路和设备免受过电压和过电流的侵害方面发挥着重要作用。

随着科技的进步和电子产品的发展，对过电压保护的需求也会越来越大，这使得半导体放电管和TVS管的应用前景更加广阔。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的框架和内容安排的介绍。

可以按照以下的方式来编写文章结构部分的内容：本文将围绕着半导体放电管和TVS管展开讨论。

首先，在引言部分，我们将对本文的概述进行介绍，包括半导体放电管和TVS管的基本概念和作用。

接下来，我们将说明本文的结构，具体列出各个章节的主要内容和目的。

基础知识-热敏电阻,半导体放电管

基础知识-热敏电阻,半导体放电管

圖1. PTC熱敏電阻的電阻-溫度關係曲線
圖2.高分子PTC熱敏電阻的使用電路圖
當電路正常工作時，熱敏電阻溫度與室溫相近、電阻很小，串聯在電路中不會阻礙電流通過；而當電路因故障而出現過電流時，熱敏電阻由於發熱功率增加導致溫度上升，當溫度超過開關溫度（Ts，見圖1）時，電阻瞬間會變得很大，把電路中的電流限制到很低的水平。此時電路中的電壓幾乎都加在熱敏電阻兩端，因而可以起到保護其他元件的作用。當人爲切斷電路排除故障後，熱敏電阻的阻值會迅速恢復到原來的水平，電路故障排除後，熱敏電阻無需更換而可以繼續使用。圖3爲熱敏電阻對交流電路保護過程中電流的變化示意圖。熱敏電阻動作後，電路中電流有了大幅度的降低，圖中t爲熱敏電阻的動作時間。由於高分子PTC熱敏電阻的可設計性好，可通過改變自身的開關溫度（Ts）來調節其對溫度的敏感程度，因而可同時起到過溫保護和過流保護兩種作用，如KT16－1700DL規格熱敏電阻由於動作溫度很低，因而適用於鋰離子電池和鎳氫電池的過流及過溫保護。
iv.電流容量大。
v.裝置本身電容較小，有利於降低信號損失。
2.半導體放電管和其他瞬間過電壓保護器件的比較。
表1.半導體放電管和其他瞬間過電壓保護器件的比較
半導體放電管
氣體放電管
壓敏電阻
TVS二機管
保護方式
負阻
負阻
箝位
箝位
原理
固態四層可控矽結構
氣體電離導電
類似雪崩二極體的混合體
雪崩二極體
回應時間
< 1ns
圖5.熱敏電阻動作特性曲線
圖4維持電流、動作電流與溫度的關係
高分子PTC熱敏電阻動作後的恢復特性
高分子PTC熱敏電阻由於電阻可恢復，因而可以重復多次使用。圖6爲熱敏電阻動作後，恢復過程中電阻隨時間變化的示意圖。電阻一般在十幾秒到幾十秒中即可恢復到初始值1.6倍左右的水平，此時熱敏電阻的維持電流已經恢復到額定值，可以再次使用了。一般說來，面積和厚度較小的熱敏電阻恢復相對較快；而面積和厚度較大的熱敏電阻恢復相對較慢。