Limitadores de tensión de semiconductores. Dato de referencia
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Referencias
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Varias publicaciones en revistas proporcionaron información sobre el principio de funcionamiento y las características de los limitadores de voltaje de semiconductores para diversos fines [1 - 4]. En los últimos años, la industria nacional ha dominado la producción de un gran grupo de nuevos limitadores de voltaje.
La gama y características de estos dispositivos se resumen en la tabla. 1 y 2, y los dibujos de la carcasa se muestran en la Fig. 1 - 7.
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mesa B B 3 muestra el diseño de las carcasas de los instrumentos y su peso. Para indicar la polaridad de encendido de los limitadores en las carcasas KD-34 y KD-71. Se aplica una franja blanca al cuerpo desde el lado del terminal positivo (cátodo). El símbolo de una conexión diodo en diodo (directa) se aplica a la carcasa de otros dispositivos de la misma manera que a las carcasas de diodos Zener.
El nombre del tipo en los dispositivos en una carcasa en miniatura se aplica de forma codificada: en la carcasa KD-34, en un código de color, y en la carcasa KD-71. - literalmente. Entonces, el limitador KS193A corresponde a una franja gris, KS209A - negra, KS209A1 - negra y gris, KS209B - dos negras, KS209B1 - dos grises. La codificación de letras se presenta en la tabla. 4.
Según el principio de funcionamiento, los limitadores son similares a los diodos Zener, ya que el principal proceso físico que caracteriza su funcionamiento es la aparición del umbral de conductividad de la unión pn a un determinado voltaje inverso (ruptura Zener). Sin embargo, los limitadores tienen un sistema de parámetros, métodos de diseño y prueba ligeramente diferentes y proporcionan un nivel más alto de corriente permitida. Los limitadores están diseñados para disipar la energía de potentes pulsos de voltaje único durante un tiempo limitado.
La industria produce tres tipos de limitadores: convencionales (o simples), simétricos y de baja capacidad. Los primeros, que constituyen el grupo más grande, están diseñados para proteger contra impulsos de emergencia de los circuitos de CC. Para proteger los circuitos de corriente alterna, incluyen dos limitadores convencionales espalda con espalda en paralelo, o uno simétrico (no polar), que es un par de uniones p-n conectadas espalda con espalda en serie, como con dos- Diodos Zener de ánodo. Es fácil distinguir un limitador simétrico de los demás: no tiene una franja blanca ni un signo de diodo en el cuerpo que indique la polaridad, y hay una letra C al final del nombre.
Todos los limitadores simples y simétricos se resumen en la tabla. 1, y los de baja capacidad, en la tabla. 2.
Los limitadores de baja capacidad están diseñados para proteger circuitos de alta frecuencia. La estructura de estos dispositivos consta de un limitador convencional y un diodo de alto voltaje conectado en serie con él. Cuando el limitador se abre bajo la influencia de un impulso de emergencia, el diodo también se abre. La estructura no conduce corriente en la dirección opuesta, ya que el diodo está cerrado. En otras palabras, estos limitadores son polares, por lo que deben incluirse en el circuito protegido en pares, espalda con espalda en paralelo.
La introducción de un diodo en serie permite reducir considerablemente la capacitancia total del limitador, hasta 90...100 pF. A modo de comparación, señalamos que la capacitancia de un limitador convencional con un voltaje de apertura de 200 V es de aproximadamente 500 pF, y para los de bajo voltaje puede alcanzar los 22000 pF. Los limitadores de voltaje de baja capacitancia (análogos de la serie extranjera LCE6.5A-LCE170A de General Semiconductor Industries, Inc.) son capaces de proteger líneas de comunicación de CA con una frecuencia de hasta 100 MHz.
El tiempo de respuesta de los limitadores convencionales es inferior a 10-12 s, los simétricos - 10-9 s y los limitadores de baja capacidad - 5∙10-9 s.
Dado que todas las características eléctricas de los limitadores están asociadas con la aplicación de voltaje inverso a su unión p-n y el flujo de corriente inversa a través de la unión, las indicaciones del signo de los parámetros y sus valores numéricos se omiten en todas partes.
Principales características eléctricas de los limitadores de tensión
- Uopen: voltaje de apertura (ruptura) del dispositivo a una corriente de apertura de prueba determinada Iopen;
- Icerrado: corriente continua que fluye a través de un dispositivo cerrado (corriente de fuga) a un voltaje dado Ucerrado, menor que Uabierto;
- Uwork es un voltaje operativo constante igual a 0,85Uopen y 0,81Uopen para dispositivos con una extensión de ±5% y ±10% en Uopen, respectivamente. Usando este parámetro, seleccione el limitador requerido;
- Ilim.pulsemax: valor máximo de la amplitud de corriente con una duración, ciclo de trabajo y forma de pulso determinados, así como temperatura ambiente;
- Ulim.imp.max: voltaje de pulso límite máximo a la corriente de pulso máxima Ilim.imp.max y duración especificada, ciclo de trabajo y forma de pulsos, así como temperatura ambiente;
- Rimp.max: la potencia de pulso máxima permitida disipada por el dispositivo con una duración, un ciclo de trabajo y una forma de pulso determinados, así como la temperatura ambiente;
- Inp es una corriente directa constante (que fluye en la dirección opuesta a la de operación) a través de un limitador de baja capacitancia a un voltaje directo dado U.
Los limitadores se clasifican según la potencia del pulso para parámetros dados del pulso de prueba. En mesa Los parámetros de pulso 1 y 2 se indican para un pulso exponencial con una duración de 1 ms (a menudo escrito como 10\1000 μs, donde 10 μs es el tiempo de subida; 1000 μs es la duración del pulso); la forma es una exponencial decreciente, como se muestra en la Fig. 8.
Los dispositivos extraños para la protección contra pulsos de voltaje excesivo, incluidos los varistores, se normalizan mediante pulsos de corriente con una duración de 1\40 μs, 8\20 μs, 30\60 μs, 10\1000 μs, 1,2\50 ms, dependiendo de las condiciones aplicaciones . En condiciones reales de funcionamiento, dependiendo de la naturaleza de las sobrecargas de impulsos, los parámetros de impulsos pueden tener diferentes valores.
Las dependencias de la potencia del pulso con respecto a la duración del pulso para limitadores de varias clases se muestran en la Fig. 9.
En la Fig. La Figura 10 muestra las mismas dependencias para pulsos de varias formas como ejemplo.
Los limitadores de voltaje externos se producen bajo las marcas comerciales TransZorb, TransiJ, Trisil, Mosopb, Zener Transient Volt Suppressors, Transient Voltaje Suppressors (TVS), etc.
Algunos limitadores de voltaje también se pueden utilizar con éxito como diodos Zener. Por lo tanto, el limitador KR228A (análogo del dispositivo 1N5349B de Motorola) tiene parámetros adicionalmente estandarizados de "diodo Zener": corriente de estabilización, resistencia diferencial y potencia estática.
Literatura
- Kadukov A. Diodos TVS: dispositivos semiconductores para limitar sobretensiones peligrosas en circuitos electrónicos. - Componentes y Tecnologías, 2001, No. 1, p. 32-36.
- Kolosov V., Muratov A. Protección de equipos electrónicos contra pulsos de alto voltaje en la red. - Radio, 1998, núm. 7, p. 52,53.
- Tolkacheva R. Microensamblajes protectores ZA-0 y ZA-1, Radio, 1999, No. 8, p. 60
- Kolosov V. "Asesinos" de equipos electrónicos - redes eléctricas. - Electrónica viva de Rusia, 2000, p. 50-53.
Autores: T.Loseva, V.Minaev, B.Popov, Novosibirsk
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Hasta ahora, este proyecto parece ciencia ficción, pero los especialistas de DLR ya han destinado 15 millones de euros para desarrollar el concepto de misiones y el diseño del dispositivo. Este trabajo tendrá una duración de un año. Astrium va a crear un dispositivo fiable controlado a distancia desde la Tierra o desde una órbita cercana a la Tierra, que será útil no solo para el mantenimiento comercialmente rentable de satélites, sino también para la construcción de complejos industriales orbitales.
Primero, los expertos de Astrium probarán y certificarán las tecnologías necesarias en la Tierra y luego las verificarán en condiciones reales. Para ello, se lanzarán al espacio dos satélites: un reparador y un "cliente". El reparador tiene que realizar las principales operaciones: encuentro y captura del "cliente", trabajar con otro satélite sin dañarlo, orientación correcta del "cliente" en el espacio, desacoplamiento y salida del reparador de la órbita del "cliente" . Después de eso, un par de satélites experimentados regresarán a la atmósfera del planeta y se quemarán.
Si esta misión, denominada DEOS, tiene éxito, por primera vez la reparación y el mantenimiento de satélites en órbita serán asequibles y no requerirán las misiones tripuladas más complejas y peligrosas. Además, será posible volver a poner en servicio satélites costosos, que son bastante reparables, pero, por ejemplo, han agotado su suministro de combustible. Hoy en día, estos dispositivos multimillonarios simplemente se convierten en basura. Es tan "racional" como tirar un auto nuevo solo porque se le acabó el tanque de gasolina.
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