Limitadores de tensão de semicondutores. Data de referência
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Diversas publicações em periódicos forneceram informações sobre o princípio operacional e as características dos limitadores de tensão semicondutores para diversos fins [1 - 4]. Nos últimos anos, a indústria nacional dominou a produção de um grande grupo de novos limitadores de tensão.
O alcance e as características desses dispositivos estão resumidos na tabela. 1 e 2, e os desenhos do alojamento são mostrados na Fig. 1 - 7.
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Mesa B B 3 mostra o design dos alojamentos dos instrumentos e seu peso. Para indicar a polaridade de ativação dos limitadores nas caixas KD-34 e KD-71. Uma faixa branca é aplicada ao corpo na lateral do terminal positivo (cátodo). O símbolo de um diodo em conexão de diodo (direta) é aplicado ao invólucro de outros dispositivos da mesma forma que nos invólucros dos diodos zener.
O nome do tipo em dispositivos em uma caixa em miniatura é aplicado de forma codificada: na caixa KD-34 - em um código de cores e na caixa KD-71. - literalmente. Portanto, o limitador KS193A corresponde a uma faixa cinza, KS209A - preta, KS209A1 - preta e cinza, KS209B - duas pretas, KS209B1 - duas cinzas. A codificação das letras é apresentada na tabela. 4.
De acordo com o princípio de funcionamento, os limitadores são semelhantes aos diodos zener, pois o principal processo físico que caracteriza seu funcionamento é o aparecimento limite da condutividade da junção pn em uma determinada tensão reversa (quebra do Zener). No entanto, os limitadores têm um sistema de parâmetros, métodos de projeto e teste ligeiramente diferentes e fornecem um nível mais alto de corrente permitida. Os limitadores são projetados para dissipar a energia de poderosos pulsos de tensão única por um tempo limitado.
A indústria produz três tipos de limitadores – convencionais (ou simples), simétricos e de baixa capacidade. Os primeiros, que constituem o maior grupo, são projetados para proteger contra pulsos de emergência de circuitos CC. Para proteger circuitos de corrente alternada, eles incluem dois limitadores convencionais costas com costas em paralelo, ou um simétrico (não polar), que é um par de junções p-n conectadas costas com costas em série, como acontece com dois- diodos anódicos zener. É fácil distinguir um limitador simétrico dos demais - ele não possui uma faixa branca ou sinal de diodo no corpo indicando polaridade, e há uma letra C no final do nome.
Todos os limitadores simples e simétricos estão resumidos na tabela. 1, e os de baixa capacidade - na tabela. 2.
Os limitadores de baixa capacidade são projetados para proteger circuitos de alta frequência. A estrutura desses dispositivos consiste em um limitador convencional e um diodo de alta tensão conectado em série a ele. Quando o limitador abre sob a influência de um pulso de emergência, o diodo também abre. A estrutura não conduz corrente no sentido oposto, pois o diodo está fechado. Em outras palavras, esses limitadores são polares, por isso devem ser incluídos no circuito protegido em pares, costas com costas em paralelo.
A introdução de um diodo em série permite reduzir bastante a capacitância total do limitador - até 90...100 pF. Para efeito de comparação, destacamos que a capacitância de um limitador convencional com tensão de abertura de 200 V é de aproximadamente 500 pF, e para os de baixa tensão pode chegar a 22000 pF. Limitadores de tensão de baixa capacitância (análogos da série estrangeira LCE6.5A-LCE170A da General Semiconductor Industries, Inc.) são capazes de proteger linhas de comunicação CA com frequência de até 100 MHz.
O tempo de resposta dos limitadores convencionais é inferior a 10-12 s, simétricos - 10-9 s e limitadores de baixa capacidade - 5∙10-9 s.
Como todas as características elétricas dos limitadores estão associadas à aplicação de tensão reversa à sua junção p-n e ao fluxo de corrente reversa através da junção, as indicações do sinal dos parâmetros e seus valores numéricos são omitidas em todos os lugares.
Principais características elétricas dos limitadores de tensão
- Uopen - tensão de abertura (quebra) do dispositivo em uma determinada corrente de abertura de teste Iopen;
- Iclosed - corrente contínua fluindo através de um dispositivo fechado (corrente de fuga) em uma determinada tensão Uclosed, menor que Uopen;
- Uwork é uma tensão operacional constante igual a 0,85Uopen e 0,81Uopen para dispositivos com spread de ±5% e ±10% em Uopen, respectivamente. Usando este parâmetro, selecione o limitador necessário;
- Ilim.pulsemax - valor de pico da amplitude da corrente em uma determinada duração, ciclo de trabalho e formato do pulso, bem como temperatura ambiente;
- Ulim.imp.max - limite máximo de tensão de pulso na corrente de pulso máxima Ilim.imp.max e duração especificada, ciclo de trabalho e formato dos pulsos, bem como temperatura ambiente;
- Rimp.max - potência de pulso máxima permitida dissipada pelo dispositivo em uma determinada duração, ciclo de trabalho e formato de pulso, bem como temperatura ambiente;
- Inp é uma corrente direta constante (fluindo na direção oposta à de operação) através de um limitador de baixa capacitância em uma determinada tensão direta U.
Os limitadores são classificados de acordo com a potência do pulso para determinados parâmetros do pulso de teste. Na tabela Os parâmetros de pulso 1 e 2 são indicados para um pulso exponencial com duração de 1 ms (geralmente escrito como 10\1000 μs, onde 10 μs é o tempo de subida; 1000 μs é a duração do pulso); a forma é uma exponencial decrescente, mostrada na Fig. 8.
Dispositivos estranhos para proteção contra pulsos de tensão excessivos, incluindo varistores, são normalizados por pulsos de corrente com duração de 1\40 μs, 8\20 μs, 30\60 μs, 10\1000 μs, 1,2\50 ms, dependendo das condições de aplicação . Em condições reais de operação, dependendo da natureza das sobrecargas de pulso, os parâmetros de pulso podem ter valores diferentes.
As dependências da potência do pulso na duração do pulso para limitadores de várias classes são mostradas na Fig. 9.
Na Fig. A Figura 10 mostra as mesmas dependências para pulsos de vários formatos como exemplo.
Limitadores de tensão estrangeiros são produzidos sob as marcas registradas TransZorb, TransiJ, Trisil, Mosopb, Zener Transient Voltage Suppressors, Transient Voltage Suppressors (TVS), etc.
Alguns limitadores de tensão também podem ser usados com sucesso como diodos zener. Assim, o limitador KR228A (análogo ao dispositivo 1N5349B da Motorola) padronizou adicionalmente os parâmetros do “diodo zener” - corrente de estabilização, resistência diferencial, potência estática.
Literatura
- Kadukov A. Diodos TVS - dispositivos semicondutores para limitar sobretensões perigosas em circuitos eletrônicos. - Componentes e Tecnologias, 2001, nº 1, p. 32-36.
- Kolosov V., Muratov A. Proteção de equipamentos eletrônicos contra pulsos de alta tensão na rede. - Rádio, 1998, nº 7, p. 52,53.
- Tolkacheva R. Microconjuntos de proteção ZA-0 e ZA-1, Radio, 1999, No. 8, p. 60.
- Kolosov V. "Assassinos" de equipamentos eletrônicos - redes elétricas. - Live Electronics da Rússia, 2000, p. 50-53.
Autores: T.Loseva, V.Minaev, B.Popov, Novosibirsk
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