固體放電管在浪涌抑制電路的應(yīng)用

固體放電管是基于晶閘管原理和結(jié)構(gòu)的一種兩端負(fù)阻器件。可以吸收突波,抑制過高電壓,達(dá)到保護(hù)易損組件的目的。該 器件是在硅單晶片兩面同時摻雜同種雜質(zhì)而形成。簡單的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中p區(qū)和n區(qū)連結(jié)在一起。選用不同的材料和工藝,可以做出各種不同電壓和電流的放電管。　　
????? 固態(tài)放電管的工作原理和一個兩端的可控硅相似,簡述如下：
　　從結(jié)構(gòu)圖可以看出,固態(tài)放電管兩面的結(jié)構(gòu)基本上是相同的。在使用中兩個極都有加高電位的可能性。在分析工作原理時,假定A接高電位,K接低電位,該器件的特性曲線如圖2所示,可以把導(dǎo)通與阻斷的過程分為四個階段。

????? 1)阻斷區(qū)：圖2中的0到VBR段。
　　此時器件所加電壓低于擊穿電壓,J1正偏,J2為反偏,電流很小,J2起到了阻擋電流的作用。外加電壓幾乎都加在了J2上,由于漏電流很小,固態(tài)放電管電阻很大,故稱為阻斷區(qū)。
　　2)雪崩區(qū)：VBR到VBO段
　　所加電壓從VBR逐漸增加到VBO時,J2的空間電荷區(qū)內(nèi)的電場很強(qiáng),區(qū)的寬度被拉得很寬,區(qū)內(nèi)的載流子在足夠強(qiáng)的電場作用下,產(chǎn)生了倍增效應(yīng),通過J2的載流子突然增加,電流也突然增大,這就是雪崩區(qū)。
　　3)負(fù)阻區(qū)：VBO到A段
　　當(dāng)外加電壓增加到大于VBO時由于雪崩效應(yīng)而產(chǎn)生了大量的電子空穴對,此時這些載流子在電場的強(qiáng)烈的抽取作用下,進(jìn)入N2區(qū),大量的電子與空穴因不能很快復(fù)合而分別積累在N2區(qū)和P2區(qū),因而使J2空間電荷區(qū)的電場減弱,降落在J2上的電壓將下降,雪崩效應(yīng)隨之減弱,但外加電壓并不變,這樣加在其它結(jié)上的正偏壓要增加,從而使通過J2的電流增大,于是,出現(xiàn)了電壓不變而電流增加的負(fù)阻現(xiàn)象。
　　4)導(dǎo)通區(qū)：A到B段
　　雪崩效應(yīng),使J2空間電荷區(qū)越變越窄且由反偏變成了正偏,這樣器件的阻抗變得很低,電流變得很大,于是器件由高阻的阻斷狀態(tài),變成了低阻的導(dǎo)通狀態(tài),其伏安特性曲線類似于整流元件的正向特性。
　　從上述原理中可以看出,當(dāng)外加電壓低于VBR時,漏電流很小,處于斷開狀態(tài)。不影響被保護(hù)組件的正常工作。當(dāng)外加電壓大于VBO時,放電管很快進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài),壓降很小,起到了保護(hù)作用。外加電壓去掉后,電流很快就降到低于維持電流IH,放電管自然恢復(fù),回到斷開狀態(tài)。
　　綜上所述,該器件的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)通電壓小,幾乎無熱耗,可重復(fù)使用,能承受較大的沖擊電流,響應(yīng)快,使用安全、可靠,其性能優(yōu)于其它瞬間過壓保護(hù)元器件。