Limiteurs de tension à semi-conducteurs. Donnée de référence

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Un certain nombre de publications scientifiques ont fourni des informations sur le principe de fonctionnement et les caractéristiques des limiteurs de tension à semi-conducteurs à des fins diverses [1 - 4]. Ces dernières années, la branche de production nationale a maîtrisé la production d'un grand groupe de nouveaux limiteurs de tension.

La gamme et les caractéristiques de ces appareils sont résumées dans le tableau. 1 et 2, et les dessins du boîtier sont montrés sur la Fig. 1 à 7.

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Table B 3 montre la conception des boîtiers d'instruments et leur poids. Pour indiquer la polarité d'allumage des limiteurs dans les boîtiers KD-34 et KD-71. Une bande blanche est appliquée sur le corps du côté de la borne positive (cathode). Le symbole d'une diode en connexion (directe) de diode est appliqué sur le boîtier des autres appareils de la même manière que sur les boîtiers des diodes Zener.

Le nom du type sur les appareils dans un boîtier miniature est appliqué sous une forme codée : sur le boîtier KD-34 - dans un code couleur et sur le boîtier KD-71. - littéralement. Ainsi le limiteur KS193A correspond à une bande grise, KS209A - noire, KS209A1 - noire et grise, KS209B - deux noires, KS209B1 - deux grises. Le codage des lettres est présenté dans le tableau. 4.

Selon le principe de fonctionnement, les limiteurs sont similaires aux diodes Zener, puisque le principal processus physique qui caractérise leur fonctionnement est l'apparition du seuil de conductivité de la jonction pn à une certaine tension inverse (claquage Zener). Cependant, les limiteurs ont un système de paramètres, de conception et de tests légèrement différent et fournissent un niveau de courant admissible plus élevé. Les limiteurs sont conçus pour dissiper l’énergie de puissantes impulsions de tension unique pendant une durée limitée.

L'industrie produit trois types de limiteurs : conventionnels (ou simples), symétriques et de faible capacité. Les premiers, qui constituent le groupe le plus important, sont conçus pour protéger contre les impulsions d'urgence des circuits à courant continu. Pour protéger les circuits à courant alternatif, ils comprennent soit deux limiteurs conventionnels dos à dos en parallèle, soit un limiteur symétrique (non polaire), qui est une paire de jonctions p-n connectées dos à dos en série, comme avec deux- diodes Zener d'anode. Il est facile de distinguer un limiteur symétrique des autres - il n'a pas de bande blanche ni de signe de diode sur le corps indiquant la polarité, et il y a une lettre C à la fin du nom.

Tous les limiteurs simples et symétriques sont résumés dans le tableau. 1 et ceux de faible capacité - dans le tableau. 2.

Les limiteurs de faible capacité sont conçus pour protéger les circuits haute fréquence. La structure de ces dispositifs est constituée d'un limiteur conventionnel et d'une diode haute tension connectée en série avec celui-ci. Lorsque le limiteur s'ouvre sous l'influence d'une impulsion d'urgence, la diode s'ouvre également. La structure ne conduit pas le courant en sens inverse, puisque la diode est fermée. Autrement dit, ces limiteurs sont polaires, c'est pourquoi ils doivent être inclus dans le circuit protégé par paires, dos à dos en parallèle.

L'introduction d'une diode série permet de réduire considérablement la capacité totale du limiteur - jusqu'à 90...100 pF. A titre de comparaison, rappelons que la capacité d'un limiteur classique avec une tension d'ouverture de 200 V est d'environ 500 pF, et pour ceux basse tension elle peut atteindre 22000 6.5 pF. Les limiteurs de tension à faible capacité (analogues des séries étrangères LCE170A-LCE100A de General Semiconductor Industries, Inc.) sont capables de protéger les lignes de communication CA avec une fréquence allant jusqu'à XNUMX MHz.

Le temps de réponse des limiteurs conventionnels est inférieur à 10-12 s, symétrique - 10-9 s et des limiteurs de faible capacité - 5∙10-9 s.

Étant donné que toutes les caractéristiques électriques des limiteurs sont associées à l'application d'une tension inverse à leur jonction p-n et au flux de courant inverse à travers la jonction, les indications du signe des paramètres et de leurs valeurs numériques sont omises partout.

Principales caractéristiques électriques des limiteurs de tension

• Uopen - tension d'ouverture (panne) de l'appareil à un courant d'ouverture de test donné Iopen ;
• Ifermé - courant continu circulant à travers un appareil fermé (courant de fuite) à une tension donnée Ufermé, inférieure à Uouvert ;
• Uwork est une tension de fonctionnement constante égale à 0,85Uopen et 0,81Uopen pour les appareils avec un écart de ±5% et ±10% en Uopen, respectivement. A l'aide de ce paramètre, sélectionnez le limiteur souhaité ;
• Ilim.pulsemax - valeur maximale de l'amplitude du courant à une durée, un rapport cyclique et une forme d'impulsion donnés, ainsi qu'à la température ambiante ;
• Ulim.imp.max - tension d'impulsion limite maximale au courant d'impulsion maximal Ilim.imp.max et durée spécifiée, cycle de service et forme des impulsions, ainsi que température ambiante ;
• Rimp.max - la puissance d'impulsion maximale autorisée dissipée par l'appareil à une durée, un cycle de service et une forme d'impulsion donnés, ainsi qu'à la température ambiante ;
• Inp est un courant direct constant (circulant dans la direction opposée à celle de fonctionnement) à travers un limiteur de faible capacité à une tension directe U donnée.

Les limiteurs sont classés en fonction de la puissance d'impulsion pour des paramètres donnés de l'impulsion de test. Dans le tableau Les paramètres d'impulsion 1 et 2 sont indiqués pour une impulsion exponentielle d'une durée de 1 ms (souvent écrite sous la forme 10\1000 μs, où 10 μs est le temps de montée ; 1000 μs est la durée de l'impulsion) ; la forme est une exponentielle décroissante, illustrée à la Fig. 8.

Les dispositifs étrangers de protection contre les impulsions de tension excessives, y compris les varistances, sont normalisés par des impulsions de courant d'une durée de 1\40 μs, 8\20 μs, 30\60 μs, 10\1000 μs, 1,2\50 ms, selon les conditions d'application. . Dans des conditions réelles de fonctionnement, selon la nature des surcharges d'impulsions, les paramètres d'impulsions peuvent avoir des valeurs différentes.

Les dépendances de la puissance d'impulsion sur la durée d'impulsion pour les limiteurs de différentes classes sont représentées sur la Fig. 9.

En figue. La figure 10 montre les mêmes dépendances pour des impulsions de différentes formes à titre d'exemple.

Les limiteurs de tension étrangers sont produits sous les marques TransZorb, TransiJ, Trisil, Mosopb, Zener Transient Voltage Suppressors, Transient Voltage Suppressors (TVS), etc.

Certains limiteurs de tension peuvent également être utilisés avec succès comme diodes Zener. Ainsi, le limiteur KR228A (analogue du dispositif 1N5349B de Motorola) possède en outre des paramètres standardisés de « diode Zener » - courant de stabilisation, résistance différentielle, puissance statique.

littérature

1. Kadukov A. Diodes TVS - dispositifs semi-conducteurs pour limiter les surtensions dangereuses dans les circuits électroniques. - Composants et Technologies, 2001, n°1, p. 32-36.
2. Kolosov V., Muratov A. Protection des équipements électroniques contre les impulsions haute tension dans le réseau. - Radio, 1998, n°7, p. 52,53.
3. Tolkacheva R. Microensembles de protection ZA-0 et ZA-1, Radio, 1999, n° 8, p. 60.
4. Kolosov V. "Tueurs" d'équipements électroniques - réseaux électriques. - Live Electronics de Russie, 2000, p. 50-53.

Auteurs : T.Loseva, V.Minaev, B.Popov, Novossibirsk

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