过压保护器件.ppt

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1、过电压保护器件知识简介1过电压保护器件1、浪涌电压的来源2、主要防雷元件简介3、过电压保护器件工作原理4、过电压保护器件工艺及其质量保证5、过电压保护器件分类6、过电压保护器件选型7、过电压保护器件简介8、过电压保护器件的应用2一、浪涌电压的来源1、雷击、闪电2、工业过电压3、静电感应（ESD）4、核磁辐射3雷击损坏设备的渠道室外传输线路遭受雷击闪电带来的电磁脉冲辐射地电位反击被保护设备4浪涌电压维持时间很短在微秒级浪涌电压幅值很高时间电压5雷电流对比图6工业过电压瞬间过电压电气短路、开路(circuitbreaker,fuse...)开关电闸(switchingcircuits...)感性

2、容性负载通断临时过电压相线错误、地线错误(ITnetwork...)零线开路7静电感应Electro-StaticDischarge人体的电容量大约为100至300pF在地毯上行走大约会产生25-40kV的高压在接触时约会产生5到15kV/25ns的放电对极为敏感的集成电路产生干扰或破坏8核电磁脉冲核辐射电场磁场以上能量的瞬变带来的浪涌脉冲EMfield>50kV/mRiseTime:10ns9统计数据通讯及数据传输处理设备损失比例Insurance保险公司统计盗窃26%水灾9%其它自然灾害7%火灾26%雷击13%电器故障6%其它故障13%本数据未包含因实施防雷保护而减少的雷击损失10浪涌

3、电压对设备损伤后果部分或整体损坏干扰正常功能，无法完成正常使用效果设备加速老化，缩短寿命11雷击损坏图例电路板及元器件损坏12防雷保护雷击点传导设备基本准则防雷器安装在雷击发生点到被保护设备之间13实现分级浪涌保护示意CLASSICLASSII被保护设备外接线路CLASSIII14二、主要防雷元件气体防雷管（间隙放电器件）1000ns压敏电阻器(MOV)25ns瞬态二极管0.1ns过压保护器件0.1ns15器件类别半导体放电管气体放电管TVS二极管保护方式负阻负阻箝位原理固态四层可控硅结构气体电离导电雪崩二极管响应时间<1ns>1μs<1ns电容50pF1pF50pF最大瞬间电流（8/20μ

4、s）3000A20000A50A最大漏电流1μA1pA20μA重复使用可靠性无限重复使用可能蜕化可能损坏主要优点精确导通，无限重复，快速响应瞬间电流最大低电压使用，价廉主要缺点瞬间电流较小响应时间缓慢瞬间电流最小16气体放电管气体放电管有两个电极，它们安置在一个充满惰性气体的管子内，彼此相距很近。在断路状态下，电阻很大，寄生电容很小；当高电压（90，150，230，260和350V是典型的气体管电压）加到两极时，管中的气体发生电离，电路导通，导通电阻很小，可承受很大的冲击电流，但导通速度较慢（us级），可靠性差，每次冲击都会退化，承受几百次的冲击后，就会失效。TVS二极管TVS二极管是特别设

5、计用来提供过压保护的二极管。它在反向应用条件下，当承受瞬变电压超过其击穿电压时，其工作导通电阻很小，允许大电流通过，并将电压箝位到预定水平，从而起到保护作用。TVS二极管的最大优点是箝位系数小，体积小、响应速度快、每次经受瞬变电压和浪涌后其性能不会退化，可靠性高等。其缺点是寄生电容大，耐电流量小。半导体过电压保护器件采用了先进的离子注入技术，开启电压的一致性好，明显优于气体放电管和压敏电阻采用了SCR结构，浪涌电流的吸收能力强，明显优于瞬态抑制二极管(TVS)纳秒（10E-9）级的响应速度无极性、双向保护、可靠性高、寿命长19三、过压保护器件工作原理基本结构与电特性21工作原理反向工作状态

6、（K端接正、A端接负）正向工作状态（A端接正、K端接负）1、阻断区；2、雪崩区；3、负阻区；4、低阻通态区。22阻断区此时器件两端所加电压低于击穿电压，J1正偏，J2为反偏，电流很小，起了阻挡电流的作用，外加电压几乎都加在了J2上。23雪崩区当外加电压上升接近J2结的雪崩击穿电压时，反偏J2结空间电荷区宽度扩展的同时，结区内电场大大增强，从而引起倍增效应加强。于是，通过J2结的电流突然增大，并使流过器件的电流也增大，这就是电压增加，电流急剧增加的雪崩区。24过电压保护器件的反向偏置示意图负阻区当外加电压增加到大于VBO时，由于雪崩倍增效应而产生了大量的电子空穴对，此时这些载流子在强场的作用下

7、，电子进入n2区，空穴进入p1区，由于不能很快复合而分别堆积起来，使J2空间电荷区变窄。由此使p1区电位升高、n2区电位下降，起了抵消外电压的作用。随着J2结区电场的减弱，降落在J2结上的外电压将下降，雪崩效应也随之减弱。另一方面，J1、J3结的正向电压却有所增加，注入增强，造成通过J2结的电流增大，于是出现了电流增加电压减小的负阻现象。26低阻通态区如上所述，雪崩效应使J2结两侧形成空穴和电子的积累，造成J