Защитные диоды: обзор основных серий TVS-диодов от Littelfuse

Супрессор. Защитный диод.

Обозначение, параметры и применение защитных диодов

Среди всего многообразия полупроводниковых приборов, наверное, самая большая семья у диодов. Диоды Шоттки, диоды Ганна, стабилитроны, светодиоды, фотодиоды, туннельные диоды и ещё много разных типов и областей применения.

Один из классов полупроводниковых диодов в нашей литературе называется ПОН (полупроводниковый ограничитель напряжения) или супрессор. В зарубежной технической литературе используется название TVS-диод (Transient Voltage Suppressor). Очень часто TVS-диоды называют по маркам производителей: TRANSIL, INSEL.

В технической литературе и среди радиолюбителей супрессор могут называть по-разному: защитный диод, ограничительный стабилитрон, TVS-диод, трансил, ограничитель напряжения, ограничительный диод. Супрессоры можно частенько встретить в импульсных блоках питания – там они служат защитой от перенапряжения питаемой схемы при неисправностях импульсного блока питания.

Рассмотрим, что же такое TVS-диод, его принцип действия, в каких схемах и для каких целей используется.

TVS-диоды были созданы в 1968 году в США для защиты промышленной аппаратуры от разрядов атмосферного электричества. В условиях эксплуатации электронных приборов как промышленного, так и бытового назначения большое значение придаётся защите этих приборов именно от природных электрических импульсов.

Очень часто возникают броски напряжения и на силовых трансформаторных подстанциях. В таких случаях бытовая техника выходит из строя сотнями. Поскольку на промышленных предприятиях комплексная защита имеется, а жилые дома в этом случае совершенно не защищены.

По некоторым данным потери связанные с выходом из строя и последующим ремонтом всей электронной аппаратуры в США составляют около $12 млрд. в год. Специалисты посчитали, что и в нашей стране потери соответствуют этой сумме.

Для защиты аппаратуры от воздействия электрических перенапряжений и был разработан класс полупроводниковых приборов называемых TVS-диоды или “супрессоры”. Иногда в разговоре можно услышать: диодный предохранитель.

Обозначение на схеме.

На принципиальных схемах супрессор (ака защитный диод) обозначается так (VD1, VD2 — симметричные; VD3 — однонаправленные).

Принцип работы супрессора (защитного диода).

У TVS-диодов ярко выраженная нелинейная вольт-амперная характеристика. Если амплитуда электрического импульса превысит паспортное напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя. То есть TVS-диод ограничит импульс напряжения до нормальной величины, а “излишки” уходят на корпус (землю) через диод. Более наглядно процесс выглядит на рисунке.

До тех пор пока не возникает угроза выхода из строя электронного прибора, TVS-диод не оказывает никакого влияния на работу техники. У этого полупроводникового прибора более высокое быстродействие по сравнению с ограничителями, которые использовались раньше.

Предохранительные диоды выпускаются как несимметричные (однонаправленные), так и симметричные (двунаправленные). Симметричные могут работать в цепях с двуполярными напряжениями, а несимметричные только с напряжением одной полярности. Ещё одна типовая схема подключения (для двунаправленного диода).

Для однонаправленного супрессора схема выглядит чуть по-другому.

В случае повышения входного напряжения прибор за очень короткое время уменьшает своё сопротивление. Ток в цепи резко возрастает и происходит перегорание предохранителя. Поскольку супрессор срабатывает очень быстро, то оборудованию не наносится вреда. Отличительной чертой TVS-диодов является очень короткое время

реакции на превышение напряжения. Это одна из «фишек» защитных диодов.

Основные электрические параметры супрессоров.

• U проб. (В) – значение напряжения пробоя. В зарубежной технической документации этот параметр обозначается как V_BR (Breakdown Voltage). Это значение напряжения, при котором диод резко открывается и отводит опасный импульс тока на общий провод («на землю»).

• I обр. (мкА) – значение постоянного обратного тока. Это значение максимального обратного тока утечки, который есть у всех диодов. Он очень мал и практически не оказывает никого влияния на работу схемы. Иное обозначение – I_R (Max. Reverse Leakage Current). Так же может обозначаться как I_RM.

• U обр. (В) – постоянное обратное напряжение. Соответствует англоязычной аббревиатуре V_RWM (

  Working Peak Reverse Voltage). Может обозначаться как V_RM.

• U огр. имп. (В) – максимальное импульсное напряжение ограничения. В даташитах обозначается как V_CL или V_C – Max. Clamping Voltage или просто Clamping Voltage.

• I огр. мах. (А) – максимальный пиковый импульсный ток. На английский манер обозначается как I_PP (Max. Peak Pulse Current).  Данное значение показывает, какое максимальное значение импульса тока способен выдержать супрессор без разрушения. Для мощных супрессоров это значение может достигать нескольких сотен ампер!

• P имп. (Ватт) – максимальная допустимая импульсная мощность. Этот параметр показывает, какую мощность может подавить супрессор. Напомним, что слово супрессор произошло от английского слова

  Suppressor, что в переводе означает «подавитель». Зарубежное название параметра Peak Pulse Power (P_PP).

  Значение максимальной импульсной мощности можно найти перемножением значений U огр. имп. (V_CL) и I огр. мах. (I_PP).

Вольт-амперные характеристики симметричного и несимметричного TVS-диода выглядят следующим образом.

ВАХ однонаправленного защитного диода (супрессора)

ВАХ двунаправленного супрессора

Большим минусом этих диодов можно считать большую зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно рассматривается работа TVS-диода при подаче на него импульса с минимальным временем нарастания порядка 10 микросекунд и малой длительностью.

Например, при длительности импульса 50 микросекунд диод типа SMBJ 12A выдерживает импульсный ток, превышающий номинальный почти в четыре раза.

Очень хорошо зарекомендовали себя малогабаритные диоды TRANSZORB^TM серии 1.5КЕ6.8 – 1.5КЕ440 (С)A. Они выпускаются как в симметричном, так и в несимметричном исполнении. Для симметричного диода к обозначению добавляется буква С или СА. У этой серии большой диапазон рабочих напряжений от 5,0 до 376 вольт, малое время срабатывания 1*10-9 сек, способность к подавлению импульсов большой мощности до 1500 Вт. Они прекрасно зарекомендовали себя в схемах защиты телевизионного, цифрового и другого современного оборудования.

Диоды выпускаются в корпусе DO-201.

Размеры указаны в дюймах и миллиметрах (в скобках). Несимметричные супрессоры имеют на корпусе цветное маркировочное кольцо, которое расположено ближе к катодному выводу.

На корпусе указана маркировка защитного диода, в которой зашифрованы его основные параметры.

Диоды TRANSIL^TM фирмы THOMSON широко используются для защиты автомобильной электроники от перенапряжений. Самым сильным источником электрических импульсов является система зажигания. Для защиты автомобильного музыкального центра достаточно одного диода TRANSIL^TM.

Двунаправленные диоды TRANSIL^TM 1.5КЕ440СА с успехом применяются для защиты бытовой электронной аппаратуры в сетях 220 вольт. Их применение наиболее эффективно для защиты объектов, которые подключены к воздушным линиям. В этом случае будет защита и от атмосферных электрических импульсов и от импульсных перенапряжений по цепям питания.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Защитные диоды — супрессоры для защиты от перенапряжений

Мы надеемся, что вся информация, представленная в каталоге, будет полезна и производителям промэлектроники, и сервисным центрам, и радиолюбителям.

Информация по размерам контактных площадок электронных компонентов, применяемых для разработки, сборки и монтажа печатных плат, находится в разделе Печатные платы.

Маркировка защитного диода Структура защитного диода Пиковая мощность защитного диода Рабочее напряжение защитного диода Мин. напряжение открытого диода Макс. напряжение открытого диода Макс. ток утечки Макс. напряжение ограничения Пиковый ток защитного диода Корпус защитного диода Склад Заказ P4SMAJ5.0A униполярный 400 Вт 5 В 6,4 В 7,55 В 1,6 мА 9,6 В 41,6А SMA P4SMAJ5. 0CA биполярный 400 Вт 5 В 6,4 В 7,25 В 1,6 мА 9,2 В 43,5А SMA P4SMAJ14A униполярный 400 Вт 14 В 15,6 В 17,2 В 1 мкА 23,2 В 17,2А SMA 1. 5SMCJ14CA биполярный 1500 Вт 14 В 15,6 В  17,9 В 1 мкА 23,2 В 64,7А SMC 1.5SMCJ16A униполярный 1500 Вт 16 В 17,8 В 20,5 В 1 мкА 26 В 57,7А SMC 1. 5SMCJ18A униполярный 1500 Вт 18 В 20 В 23,3 В 1 мкА 29,2 В 51,4А SMC 1.5SMCJ28A униполярный 1500 Вт 28 В 31,1 В 35,8 В 1 мкА 45,4 В 33А SMC Цены в формате  . pdf,  .xls Купить Упаковка: В блистр-ленте на катушке диаметром 330 мм по 3000 защитных диодов 1,5SMCJ14A и по 7500 защитных диодов P4SMAJ. Диапазон рабочих температур: -55…+150°C Назначение TVS диодов Маркировка TVS диода Применение TVS диодов P4SMAJ5.0A униполярные, для защиты 5В цепей питания постоянного тока P4SMAJ5.0CA биполярный, для цепей переменного тока или сигналов P4SMAJ14A 1.5SMC16A униполярные, для 12В цепей стабилизированого питания постоянного тока 1.5SMC18A униполярные, для защиты 12В цепей питания при использование бортовой сети автомобиля 1.5SMCJ28A униполярные, для защиты 24В цепей питания при использование бортовой сети автомобиля Защитные диоды работают на обратимом лавинном пробое полупроводникового перехода, поэтому их справедливо называть лавинными диодами. Лавинно пролетные диоды для защиты от перенапряжений применяются в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры. Совместно с газовыми разрядниками и варисторами обеспечивают молниезащиту электрооборудования. Для защиты от импульсного перенапряжения и статическогго электричества в интерфейсах передачи данных применяется одиночный ESD супрессор или многоканальная защитная диодная сборка. Защита цепей питания от превышения тока потребления осуществляется предохранителями. Различают одноразовые плавкие предохранители и многоразовые самовосстанавливающиеся предохранители. Технические характеристики защитных диодов в SMA Технические характеристики защитных диодов в SMC Производитель TVS диодов супрессоров — PANJIT.

Корзина Корзина пуста

Защитные диоды и основные требования к их установке

Страница 9 из 14

Полупроводниковые диоды являются хорошими ограничителями напряжений. Если приложенное напряжение Uпр меньше обратного пробивного напряжения диода Uобр, то его динамическое сопротивление составляет десятки мегаом.
В этом случае диод закрыт и практически является изолятором. При пробое диода его динамическое сопротивление резко снижается до десятков омов (диод открыт). Открытие диода сопровождается соответствующим возрастанием обратного тока и, если его не ограничить, то, возможно, диод будет разрушен. Поэтому последовательно с диодом следует включать токоограничительное сопротивление, значение которого зависит от типа диода (не более 10—30 Ом). В некоторых случаях в качестве ограничительного сопротивления целесообразно использовать •отдельные элементы защитного прибора (индуктивности, резисторы, емкости). Открытый диод шунтирует входное сопротивление защищаемого прибора. При этом опасное напряжение на его входных зажимах не превышает пробивное обратное напряжение диода.
В электрических целях с низким уровнем передачи для ограничения опасного напряжения следует использовать прямую проводимость диода. Если напряжение, приложенное в прямом направлении диода, меньше 0,3—0,4 В, то его динамическое сопротивление составляет несколько килоом (диод закрыт). С увеличением напряжения (более 0,7—0,8 В) оно снижается, т. е. диод открывается. Хотя в этом случае динамическое сопротивление изменяется менее резко, чем при включении диода в обратном направлении, напряжение ограничивается до десятых долей вольта.
В обратном и прямом направлениях время открытия (срабатывания) диода измеряется миллимикросекундами (10-9с).

Таблица 3
Электрические параметры кремниевых стабилитронов

Стабилитрон	Напряжение стабилизации,В	Максимальный допустимый ток, мА	Максимальная мощность рас сеяния, Вт	Дифференциальное сопротивление, Ом		Емкость перехода при напряжении смещения, равном нулю, пФ
				при токе, мА	Значение
2С133А—2С168А	3—7,5	81—45	0,3	10	65—46	1000—700
Д808-Д813	7—14	33—20	0,28	5	6-18	400—320
Д814А—Д814Д	7—14	40—24	0,34	5	11	440—290
Д815А—Д815Ж	5,5—18	1400—450	8	500	0,6—3	—
Д816А—Д816В	22—33	230—150	5	150	3—10	—

Таблица 4
Максимальные значения импульсных токов кремниевых стабилитронов              

Для защитных целей предпочтительнее кремниевые стабилитроны (КС), имеющие крутые обратные характеристики и относительно высокую пропускную способность по току. Электрические характеристики КС приведены в табл. 3, значения разрушающего тока для некоторых типов КС — в табл. 4.
Учитывая, что волны. поперечных перенапряжений могут иметь разные полярности, для двустороннего ограничения перенапряжений следует, как правило·, использовать обратные проводимости диодов. В этом случае два КС следует включать последовательно противоположными полюсами (навстречу друг другу по проводимости) (рис. 15,а).
Для одностороннего ограничения перенапряжений целесообразно применять один диод. Чтобы он открывался в обоих направлениях одинаково (симметрично), на него следует подать отрицательное напряжение смещения, примерно равное половине значения его обратного пробивного напряжения (рис. 15,б).
В схемах защиты транзисторных усилителей целесообразно использовать прямую проводимость КС, включаемых противоположными полюсами параллельно друг другу и составляющими двухполярный (биполярный) блок (рис. 15, в). При превышении амплитудой напряжения сигналов 0,7 В следует включать два двухполярных блока последовательно (рис. 15, г).
В многоканальных системах связи необходимо применять мостовую схему с пятью (рис. 15, д) или четырьмя высокочастотными диодами и одним КС, включенным в диагональ моста (рис. 15, е). Следует заметить, что последняя схема является унифицированной, ее применяют для защиты усилителей всех типов в аппаратуру разделения каналов до 20 МГц. В этой схеме защиты использованы высокочастотные диоды Д233, имеющие емкость менее 15 пФ и выдерживающие большие импульсные токи.

Рис. 15. Схемы включения защитных диодов

Защитные диоды

Выберите категорию:

Все Интегральные микросхемы » Аналоговые ИС »» Операционные усилители »» Компараторы »» Активные фильтры »» Преобразователи мультимедиа »» Аналоговые ключи »» Аналого-цифровые преобразователи »» Цифро-аналоговые преобразователи »» Источники опорного напряжения »» Цифровые потенциометры »» Преобразователи электрических величин »» Токовые мониторы »» Усилители мощности звуковой частоты » Микроконтроллеры и память »» Микроконтроллеры »» Сигнальные процессоры »» Энергонезависимая память » Генераторы, таймеры и RTS »» Таймеры интегральные »» Генераторы частоты »» Часы реального времени » Интерфейсы »» Интерфейсы RS-485 RS-422 »» Интерфейсы CAN »» Интерфейсы RS-232 »» Интерфейсы USB »» Интерфейсы Ethernet »» Трансиверы LIN »» Интерфейсы LVDS »» Интерфейс-модемы PLC »» Преобразователи интерфейсов »» Интерфейс токовой петли »» Цифровые изоляторы »» Драйверы-расширители »» Микросхемы защиты » Логика »» Логическая ИС »» Формирователи импульса сброса » Преобразователи питания интегральные »» Линейные регуляторы »» DC-DC преобразователи интегральные »» Стабилизаторы с малым падением напряжения Дискретные компоненты » Транзисторы и ключи »» Полевые транзисторы »» Биполярные транзисторы »» IGBT транзисторы » Диоды и тиристоры »» Защитные диоды »» Диоды Шоттки »» Диодные мосты »» Стабилитроны »» Выпрямительные диоды Пассивные компоненты » Фильтры »» Синфазные дроссели »» EMI фильтры » Моточные изделия » Конденсаторы »» Керамические конденсаторы »»» Керамические конденсаторы MLCC поверхностного монтажа »»» Керамические конденсаторы MLCC с проволочными выводами »» Алюминиевые конденсаторы »» Плёночные конденсаторы »» Танталовые конденсаторы »»» Танталовые выводные конденсаторы » Резисторы »» Резисторы подстроечные и переменные »» Постоянные резисторы »»» Пленочные резисторы »»» SMD резисторы »» Термисторы » Кварцевые генераторы и резонаторы »» Кварцевые резонаторы »» Кварцевые генераторы » Устройства защиты »» Держатели предохранителей »» Самовосстанавливающиеся предохранители » Индуктивные компоненты »» Дроссели »»» Дроссели »»» Индуктивности и дроссели SMD-исполнения Источники питания » AC-DC сетевые преобразователи » DC-DC модульные преобразователи » Элементы и батареи питания » Лабораторные источники питания » Аксессуары для источников питания Электромеханика » Разъемы и соединители »» Штыревые и гнездовые разъемы »»» Корпусы штекерных и гнездовых разъемов »»» Контакты штекерных и гнездовых разъемов »» Аудио, видео, USB разъемы »»» Разъемы XLR »»» Разъемы D-SUB »»» Разъемы телекоммуникационные RJ »»» Разъёмы USB »» Аксессуары для разъемов »» Разъемы и соединители круглые, цилиндрические »» Контрольные гнезда, штыри »» Джамперы »» Разъемы и соединители провод — плата »» Штыревые соединители »» РЧ / Коаксиальные разъемы и аксессуары »» Высокочастотные разъемы »» Соединители плата — плата » Кнопки, переключатели, выключатели »» Переключатели »»» Клавишные (рокерные) переключатели »»» DIP и SIP переключатели »»» Тактильные переключатели »»» Рычажные переключатели »»» Движковые переключатели »»» Поворотные выключатели »»» Микропереключатели с лапкой » Провода, кабели, комплектующие »» Компоненты кабельных систем »»» Медные патч-корды, шнуры »»» Розеточные колодки »» Шнуры »»» Шнуры сетевые »» Наконечники, клеммы и клеммники »»» Клеммы зажимные »»» Клеммники на DIN-рейку »»» Клеммные наконечники »»» Аксессуары для клемм »» Кабельные аксессуары »» Провода и кабели » Устройства охлаждения » Держатели и слоты »» Батарейные отсеки » Реле »» Электромеханические реле »» Аксессуары для реле »» Твердотельные реле и контакторы » Акустика » Крепежные изделия »» Cтойки для печатных плат » Корпуса РЭА Оптоэлектроника » Освещение » Индикация »» Дисплеи LCD, VFD, OLED, PLED и AMOLED »» Светодиодные индикаторы »»» Сегментные индикаторы »» Светодиоды » Оптоэлектронные компоненты » Оптоволоконные компоненты »» Соединительные розетки и разъемы Датчики » Акселерометры » Датчики температуры » Датчики давления » Датчики влажности » Датчики расстояния и жестов » Датчики положения » Расходомеры » Датчики уровня » Датчики присутствия газов » Датчики тока » Фоточувствительные Электрооборудование » Защита оборудования и безопасность »» Автоматические выключатели »» Принадлежности для защитного оборудования »» Контакторы » Дополнительное щитовое оборудование »» Аксессуары для щитового оборудования »» Распределительные щиты » Средства автоматизации и управления процессами Оснащение рабочих мест » Инструменты

Производитель:

Все3M InterconnectABBAbraconAlps AlpineAltera / IntelAmass ElectronicsAmphenolAmphenol AerospaceAnalog DevicesApemASSMANNAVCAVXBel FuseBMBournsBulginCabeusCaddockCarlo GavazziConnfly electronicCypress SemiconductorDC ComponentsDegsonDellDinkleDiodes IncorporatedDragon CityE-Switch IncEATONEPCOS / TDKExar CorporationFinderForyardFOUTECFTDIGC ElectronicsGembirdGlenairGoltenGP BatteriesGuangdong Hottech Co. LtdGW InstekHamaHirose ElectricHitanoHK Shanhai Group LimitedHoneywellHottechHOYUTECHUBER+SUHNERHY ElectronicHyperlineInfineon TechnologiesIntech LCDInternational RectifierITKIXYS / LittelfuseJBJietong SwitchJL WorldJLTJoyin Co.JST CorporationKemetKingbrightKlemsanKLS ElectronicKssLaird ConnectivityLEMOLittelfuseMaster InstrumentMaxim IntegratedMEAN WELLMEDER Electronic AGMeyertecMicrochip TechnologyMolexMULTIMECMurataMurata ElectronicsNCENCE Power SemiconductorNew CentressNEXNexperiaNichicon Corp.NIKOMAXNo NameNXP / PhilipsNXUOmronON SemiconductorPanasonic IndustrialParaLightPasternackPEREGRINE Semiconductor Co.ProsKitPulse ElectronicsRaltron Electronics RexantRohmRUCELFRuichiSamsungSamtecSamwhaSchneider ElectricSouriauST MicroelectronicsSULLINSSUPRLANSweeta ProductsTai-Shing Electronic ComponentsTaiwan SemiconductorTE ConnectivityTE Connectivity / DEUTSCHTelegärtnerTexas InstrumentsThorlabsToshibaTraco PowerTRXCOM ELECTRONICSVartaVikingVishayVishay-IRWAGOWinstar DisplayWurth ElektronikYageoYangjie TechnologyZippyБолидКВТКЗККитайПК ТесейРоссияТесейЭлекон

Стабилитроны (Диод Зенера), Стабисторы Электроника, Микроэлектроника ,.

..

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про стабилитрон, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое стабилитрон, диод зенера,защитный диод,стабисторы,стабистор,презиционные стабилитроны , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Существуует большое многообразие полупроводниковых приборов, — Диоды Шоттки, диоды Ганна, стабилитрон ы, светодиоды, фотодиоды, туннельные диоды и еще много разных типов и областей применения.

Полупроводниковые диоды, для которых характерна слабая зависимость напряжения от тока в области электрического пробоя при обратном смещении, называют стабилитронами.

Стабилитроном называется полупроводниковый диод , напряжение на котором в области электрического пробоя при обратном смещении слабо зависит от тока в заданном его диапазоне, и который предназначен для стабилизации уровня напряжения в схеме. Стабилитроном — радиокомпонент, конструктивно напоминающий диод, но кардинально отличающийся от него характером функционирования. Ключевым элементом так же, как и в обычном полупроводниковом вентиле, является полупроводниковый p-n-переход. И реакции обоих элементов на подачу обратного напряжения схожи – они оба запираются. Разница заключается в том, что пробой p-n-переходной зоны, который наступает при достижении обратным смещением некоего критического значения и выводит диод из строя, для стабилитрона является рабочим режимом.

Исходным материалом служит кремний, обеспечивающий малые обратные токи, широкий диапазон температур, высокую крутизну ВАХ в области напряжения стабилизации. Принцип работы стабилитронов основан на использовании свойства p-n-перехода при электрическом пробое сохранять практически постоянную величину напряжения в определенном диапазоне изменения обратного тока. Механизм пробоя может быть туннельным, лавинным или смешанным.

Основа функциональности стабилитрона состоит в том, что при довольно больших изменениях обратного тока напряжение на элементе остается практически неизменным. Другими словами, насколько бы существенным ни было обратное смещение, радиокомпонент будет поддерживать постоянный уровень выходной разности потенциалов. Эта стабилизированное напряжение может использоваться в качестве опорного, что и находит применение в реальных радиоэлектронных устройствах, критичных к электрическим характеристикам сигнала.

У полупроводникового стабилитрона (рис. 11.4, а) — в рабочем режиме используется обратная ветвь его ВАХ (рис. 11.4, б), причем на участке, соответствующем электрическому пробою.

Рис. 11.4. Полупроводниковый стабилитрон:

а — условное изображение; б — ВАХ стабилитрона

Туннельный и лавинный пробой

Пробой p-n-перехода, при котором работают стабилитроны, может быть лавинным или туннельным. Они являются электрическими и носят обратимый характер. То есть при отключении обратного смещения физико-химические свойства полупроводников восстанавливаются, и диод продолжает исполнять свои функции. Однако в случае стабилитронов условия возникновения пробоя создаются и поддерживаются искусственно.

В основе лавинного и туннельного пробоя лежат одноименные квантовые эффекты, наблюдаемые в кристаллической структуре полупроводника при возбуждении электрического поля. При разной природе и механизмах данных процессов их последствия одинаковы – электроны приобретают энергию, достаточную для прохождения через p-n-переход. Возникает пробой, и через диод начинает протекать обратный ток.

Именно в этом режиме и работает стабилитрон. При этом существует различие между радиокомпонентами, в которых используются разные эффекты. Стабилитроны, функционирующие при лавинном пробое, оперируют разностями потенциалов свыше 7 Вольт. В элементах, рассчитанных на напряжение стабилизации 3-7 Вольт, провоцируется туннельный пробой. Для стабилизации более низких разностей потенциалов применяются стабистор ы , о которых мы расскажем ниже.

Классификация стабилитронов

В настоящее время выпускается широкая номенклатура стабилитронов, но вся их масса классифицируется по функциональным характеристикам и конструкции. В зависимости от параметров данные радиокомпоненты подразделяются на следующие классы:

1. прецизионные;
2. двуханодные;
3. быстродействующие.

Прецизионные отличаются высокой точностью стабилизации напряжения . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Отклонения стабилизируемой разности потенциалов на выходе такой детали не превышают 0,0001%. Точность сильно зависит от времени жизни прецизионного стабилитрона и температуры полупроводника. В связи с этим в отношении этих радиокомпонентов введены эксплуатационные нормы, которые должны постоянно контролироваться в процессе использования аппаратуры.

Двуханодный стабилитрон исполняет функцию двух стабилитронов, включенных встречно. Это позволяет элементу обрабатывать сигналы и с одинаковой эффективностью обрабатывать напряжения разной полярности. Такая радиодеталь изготавливается в едином технологическом цикле, когда на одном кристалле кремния выращивается два встречных p-n-перехода, но, в принципе, роль двуханодного радиокомпонента могут играть и два дискретных стабилитрона, взаимно соединенных катодами.

И, наконец, стабилитроны третьего типа – быстродействующие – отличаются пониженной барьерной емкостью, вследствие чего сокращается продолжительность переходных процессов, протекающих в полупроводнике. Эти радиокомпоненты являются наилучшим решением для работы с импульсными сигналами. Конструктивная особенность данных элементов состоит в небольшой ширине p-n-перехода, которая обеспечивается применением особой технологии легирования полупроводника.

Стабистор

Немного по-другому функционируют радиокомпоненты, называемые стабисторами, о которых мы говорили выше. Они исполняют ту же функцию, то есть стабилизируют выходное напряжение, но являются низковольтными. Обычные стабилитроны не способны оперировать малыми разностями потенциалов. При напряжениях до 3 Вольт не возникает условий ни для лавинного, ни для туннельного пробоя p-n-перехода. Для стабилизации меньших напряжений прибегают к другому решению, а именно к использованию не обратного, а прямого смещения.

Установлено, что в сильно легированном p-n-переходе дырки и электроны рекомбинируют таким образом, что при значительном прямом токе наблюдается эффект стабилизации выходного напряжения на уровне 2,5-3 Вольт. Это обуславливает ключевое технологическое различие стабилитронов и стабисторов. Вторые предназначены для работы только в низковольтных радиосхемах.

Устройство маломощного стабилитрона

с гибкими выводами в пластиковом (вверху) и стеклянном (внизу) корпусах

Рис Устройство маломощного стабилитрона с гибкими выводами в пластиковом корпусе

Рис. Устройство маломощного стабилитрона с гибкими выводами в стеклянном корпусе

У низковольтных стабилитронов (с низким сопротивлением базы) более вероятен туннельный пробой. У стабилитронов с высокоомной базой пробой носит лавинный характер. Для обеспечения электрического пробоя при относительно небольших обратных напряжениях напряженность электрического поля в p-n-переходе должна быть значительно выше, чем у обычных диодов, поэтому при изготовлении стабилитронов используют материалы с высокой концентрацией примесей.

обычных (вверху) и двуханодных (внизу) стабилитронов на принципиальных схемах

Вольт-амперная характеристика и схема включения стабилитрона.

ВАХ стабилитрона реальная

Идеальная ВАХ стабилитрона

Основные параметры стабилитронов

1. Uст
2. Дифференциальное сопротивление Rдиф = 0.5 – 200 Ом
3. Iст min ток стабилизации минимальный
4. Iст max ток стабилизации максимальный
Imax≈ Pmax/Uст

В качестве стабилитронов применяют кремниевые диоды, обладающие большой устойчивостью к тепловому пробою.

Кремниевые стабилитроны используются для стабилизации напряжений источников питания, а также для фиксации уровней U в различных схемах

Группы маломощных диодов в виде диодных матриц и диодных сборок используются в логических устройствах дешифраторах и других элементах ВТ.

Стабилитрон в схему стабилизации обычно включают так, чтобы p-n-переход был смещен в обратном направлении.

Для стабилизации малых напряжений U = 1 — 1.5B используют стабисторы

Презиционные и двунаправленные стабилитроны

В прецизионных стабилитронах используют три последовательно соединенных p-n-перехода, один из которых – стабилизирующий, два других – термокомпенсирующие. Если стабилизирующий переход работает в режиме лавинного пробоя, то с увеличением температуры напряжение на нем растет. Одновременно прямое напряжение на двух термокомпенсирующих переходах уменьшается, поэтому общее напряжение на стабилитроне меняется незначительно.

Для обеспечения стабилизации двуполярных напряжений стабилитроны общего назначения включают последовательно, а прецизионные – параллельно.

Двуханодные стабилитроны имеют структуру, формируемую диффузией примесей в пластину n-кремния одновременно с двух сторон. Образующиеся при этом два p-n-перехода включены встречно. Внешние выводы имеют только анодные p-области структуры. При подаче на стабилитрон напряжения любой полярности один переход работает в режиме электрического пробоя, а другой является термокомпенсирующим

Области применения стабилитронов и стабисторов

Хорошие стабилизирующие свойства стабилитронов и стабисторов обуславливают основную сферу применения этих радиокомпонентов – создание фиксированного питающего и опорного напряжения в различных радиоэлектронных устройствах. На первом месте по распространенности стоят стабилитроны, используемые в источниках питания. Применение этих специализированных диодов обеспечивает стабильные выходные параметры питающего напряжения и одновременно упрощает схему.

В блоках питания с повышенными требованиями по точности выходных характеристик находят применение прецизионные стабилитроны. Эти элементы устанавливаются в высокоточной измерительной аппаратуре и аналого-цифровых преобразователях. Двуханодные стабилитроны используются в подавителях импульсных помех. Данные радиокомпоненты в реальных схемах нередко сочетаются с импульсными диодами. Быстродействующие стабилитроны в сочетании с СВЧ-диодами применяются в аппаратуре, работающей на сверхвысоких частотах – передатчиках, радиолокаторах и так далее.

Защитные стабилитроны в «умном» МДП-транзисторе семейства Intelligent Power Switch компании International Rectifier

Основная область применения стабилитрона — стабилизация постоянного напряжения источников питания. В простейшей схеме линейного параметрического стабилизатора стабилитрон выступает одновременно и источником опорного напряжения, и силовым регулирующим элементом. В более сложных схемах стабилитрону отводится только функция источника опорного напряжения, а регулирующим элементом служит внешний силовой транзистор .

Прецизионные термокомпенсированные стабилитроны и стабилитроны со скрытой структурой широко применяются в качестве дискретных и интегральных источников опорного напряжения (ИОН), в том числе в наиболее требовательных к стабильности напряжения схемах измерительных аналого-цифровых преобразователей. C середины 1970-х годов и по сей день (2012 год) стабилитроны со скрытой структурой являются наиболее точными и стабильными твердотельными ИОН. Точностные показатели лабораторных эталонов напряжения на специально отобранных интегральных стабилитронах приближаются к показателям нормального элемента Вестона[38].

Особые импульсные лавинные стабилитроны («подавители переходных импульсных помех», «супрессоры», «TVS-диоды») применяются для защиты электроаппаратуры от перенапряжений, вызываемых разрядами молний и статического электричества, а также от выбросов напряжения на индуктивных нагрузках. Такие приборы номинальной мощностью 1 Вт выдерживают импульсы тока в десятки и сотни ампер намного лучше, чем «обычные» пятидесятиваттные силовые стабилитроны. Для защиты входов электроизмерительных приборов и затворов полевых транзисторов используются обычные маломощные стабилитроны. В современных «умных» МДП-транзисторах защитные стабилитроны выполняются на одном кристалле с силовым транзистором.

В прошлом стабилитроны выполняли и иные задачи, которые впоследствии потеряли прежнее значение:

• Ограничение, формирование, амплитудная селекция и детектирование импульсов. Еще в эпоху электронных ламп кремниевые стабилитроны широко применялись для ограничения размаха импульсов и преобразования сигналов произвольной формы в импульсы заданной полярности. С развитием интегральных технологий эту функцию взяли на себя устройства на быстродействующих компараторах, а затем цифровые процессоры обработки сигналов.
• Стабилизация напряжения переменного тока также сводилась к ограничению размаха синусоидального напряжения двусторонним стабилитроном. При изменении входного напряжении амплитуда выходного напряжения поддерживалась постоянной, а его действующее значение лишь незначительно отставало от действующего значения входного напряжения.
• Задание напряжений срабатывания реле . При необходимости установить нестандартный порог срабатывания реле последовательно с его обмоткой включали стабилитрон, доводивший порог срабатывания до требуемого значения. С развитием полупроводниковых переключательных схем сфера применения реле сузилась, а функцию управления реле взяли на себя транзисторные и интегральные пороговые схемы.
• Задание рабочих точек усилительных каскадов. В ламповых усилителях 1960-х годов стабилитроны использовались как замена RC-цепочек автоматического смещения. На нижних частотах звукового диапазона и на инфразвуковых частотах расчетные емкости конденсаторов таких цепей становились неприемлемо велики, поэтому стабилитрон стал экономичной альтернативой дорогому конденсатору.
• Межкаскадный сдвиг уровней. Сдвиг уровней в ламповых усилителях постоянного тока обычно осуществлялся с помощью газонаполненных стабилитронов или обычных неоновых ламп. C изобретением полупроводниковых стабилитронов они стали применяться вместо газонаполненных. Аналогичные решения применялись и в транзисторной аппаратуре, но были быстро вытеснены более совершенными схемами сдвига уровней на транзисторах.
• Стабилитроны с высоким ТКН использовались как датчики температуры в мостовых измерительных схемах. По мере снижения напряжений питания и потребляемых мощностей эту функцию приняли на себя прямо смещенные диоды, транзисторные PTAT-цепи и интегральные схемы на их основе.

В среде моделирования SPICE модель элементарного стабилитрона используется не только по прямому назначению, но и для описания режима пробоя в моделях «реальных» биполярных транзисторов. Стандартная для SPICE модель транзистора Эберса—Молла режим пробоя не рассматривает

См. также

А как ты думаешь, при улучшении стабилитрон, будет лучше нам? Надеюсь, что теперь ты понял что такое стабилитрон, диод зенера,защитный диод,стабисторы,стабистор,презиционные стабилитроны и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Защита устройств от неправильной подачи полярности питания / Хабр

При проектировании промышленных приборов, к которым предъявляются повышенные требования по надёжности, я не раз сталкивался с проблемой защиты устройства от неправильной полярности подключения питания. Даже опытные монтажники порой умудряются перепутать плюс с минусом. Наверно ещё более остро подобные проблемы стоят в ходе экспериментов начинающих электронщиков. В данной статье рассмотрим простейшие решения проблемы — как традиционные так и редко применяемые на практике методы защиты.

Простейшее решение, которое напрашивается с ходу — включение последовательно с прибором обычного полупроводникового диода.

Просто, дёшево и сердито, казалось бы чего ещё нужно для счастья? Однако, у такого способа есть очень серьёзный недостаток — большое напряжение падения на открытом диоде.

Вот типичная ВАХ для прямого включения диода. При токе в 2 Ампера напряжение падения составит примерно 0.85 вольт. В случае низковольтных цепей

5 вольт и ниже

это очень существенная потеря. Для более высоковольтных такое падение играет меньшую роль, но есть ещё один неприятный фактор. В цепях с высоким током потребления на диоде будет рассеиваться весьма значительная мощность. Так для случая, изображённого на верхней картинке, получим:

0.85В х 2А = 1.7Вт.

Рассеиваемая на диоде мощность уже многовата для такого корпуса и он будет ощутимо греться!

Впрочем, если вы готовы расстаться с несколько большими деньгами, то можно применить диод Шоттки, который имеет меньшее напряжение падения.

Вот типичная ВАХ для диода Шоттки. Подсчитаем рассеиваемую мощность для этого случая.

0.55В х 2А = 1.1Вт

Уже несколько лучше. Но что же делать если ваше устройство потребляет ещё более серьёзный ток?

Иногда параллельно устройству ставят диоды в обратном включении, которые должны сгореть если перепутать напряжение питания и привести к короткому замыканию. Ваше устройство при этом скорее всего потерпит минимум повреждений, но может выйти из строя источник питания, не говоря уже о том, что сам защитный диод придётся заменить, а вместе с ним могут и дорожки на плате повредиться. Словом этот способ для экстрималов.

Однако, есть ещё один несколько более затратный, но весьма простой и лишённый перечисленных выше недостатков способ защиты — с помощью полевого транзистора. За последние 10 лет параметры этих полупроводниковых приборов резко улучшились, а цена наоборот сильно упала. Пожалуй то, что их крайне редко используют для защиты ответственных цепей от неправильной полярности подачи питания можно объяснить во многом инерцией мышления. Рассмотрим следующую схему:

При подаче питания напряжение на нагрузку проходит через защитный диод. Падение на нём достаточно велико — в нашем случае около вольта. Однако в результате между затвором и истоком транзистора образуется напряжение превышающее напряжение отсечки и транзистор открывается. Сопротивление исток-сток резко уменьшается и ток начинает течь уже не через диод, а через открытый транзистор.

Перейдём к конкретике. Например для транзистора FQP47З06 типичное сопротивление канала будет составлять 0.026 Ом! Нетрудно рассчитать что рассеиваемая при этом на транзисторе мощность для нашего случая будет всего 25 милливатт, а падение напряжение близко к нулю!

При смене полярности источника питания ток в цепи течь не будет. Из недостатков схемы можно пожалуй отметить разве то, что подобные транзисторы имеют не слишком большое пробивное напряжение между затвором и истоком, но слегка усложнив схему можно применить её для защиты более высоковольтных цепей.

Думаю читателям не составит труда самим разобраться как работает эта схема.

Уже после публикации статьи уважаемый пользователь Keroro в комментариях привел схему защиты на основе полевого транзистора, которая применяется в iPhone 4. Надеюсь он не будет возражать если я дополню свой пост его находкой.

Защита микросхем от ESD и перенапряжений

   Выводы интегральных микросхем, предназначенные для подключения к внешним цепям или периферийным устройствам, подвержены риску воздействия электростатических разрядов.  

   Электростатический разряд (electrostatic discharge — ESD) представляет собой передачу энергии между двумя телами с разными электростатическими потенциалами. Он может происходить как в результате прямого контакта, так и в результате пробоя атмосферы между телами.  

   Разряд вызывает протекание импульса тока через внутренние цепи микросхемы и может приводить к ее частичному или полному повреждению. 

   Для защиты микросхем от электростатического разряда применяют дополнительные электронные компоненты – резисторы, диоды, стабилитроны, TVS диоды или супрессоры, буферные микросхемы. Данная статья представляет собой краткий обзор этих компонентов и схем на их основе. 

   Самая простая схема защиты от электростатического электричества представляет собой резистор, включенный между источником заряда и выводом интегральной микросхемы. 

   Последовательное сопротивление вместе с паразитной емкостью входа микросхемы (а также емкостью монтажа) образует низкочастотный пассивный фильтр. Этот фильтр будет подавлять высокочастотную составляющую электростатического разряда, в которой сосредоточена большая часть его энергии. Кроме того резистор будет ограничивать  ток,  протекающий через внутренние защитные цепи микросхемы вследствие разряда.

 

R1 – защитный резистор 50 – 200 Ом; D1, D2 – внутренние защитные диоды;  C1 – паразитная емкость входа ~ 5 – 10 пФ

 

   Чем выше значение сопротивления защитного резистора, тем лучшую защиту от ESD он будет обеспечивать. Естественно с ростом сопротивления резистора частота среза НЧ фильтра на входе микросхемы будет уменьшаться. Это нужно учитывать, если данный вход используется для ввода высокочастотного сигнала. 

   

   Многие интегральные микросхемы имеют встроенные защитные диоды.  Как правило, эти диоды не рассчитаны на большие значения тока и имеют недостаточное быстродействие. Например, встроенные защитные диоды микроконтроллеров AVR выдерживают ток всего лишь в единицы миллиампер. 

   Перед тем как принять решение, требуется ли дополнительная схема защиты или можно ограничиться встроенной,  внимательно изучите спецификацию на микросхему. Хотя данных на диоды  или выдерживаемое напряжение разряда в спецификации может и не быть. 

   Схема на диодах будет ограничивать входное напряжение в пределах от – Vd до Vcc + Vd, где Vd – падение напряжения на диоде в прямом направлении. Ток разряда будет проходить или через верхний или через нижний диод, и «поглощаться» фильтрующими конденсаторами,  источником питания и самими диодами. Иногда для дополнительной защиты между плюсом питания и «землей» подключают стабилитрон или TVS диод (D3 на схеме). 

   Если вход микросхемы используется для ввода высокочастотного сигнала, следует принимать во внимание тот факт, что  диоды вносят дополнительную паразитную емкость. Величину паразитной емкости можно  найти в спецификации на элемент.

 

   Для защиты входов микросхем производители полупроводниковых компонентов выпускают специальные диодные сборки, в которых содержится сразу несколько диодов.
   
   Традиционно стабилитрон применяется для получения стабилизированного (опорного) напряжения, но его также можно использовать для защиты входов интегральных микросхем от ESD, подключив между выводом микросхемы и «нулем» питания. Такая схема будет ограничивать  напряжение на входе микросхемы в пределах от –Vd до Vs, где Vd – падение напряжения на стабилитроне в прямом направлении, а Vs – номинальное напряжение стабилизации.  

  Чтобы стабилитрон не оказывал влияние на работу схемы в штатном режиме, номинальное напряжение стабилизации  должно быть выше напряжения входного сигнала. 

   Стабилитроны имеют большую емкость (десятки пФ) и поэтому плохо подходят для защиты высокоскоростных линий.  

 

   TVS (transient voltage supressor)  диод – это полупроводниковый компонент, предназначенный   для ограничения выбросов напряжений, амплитуда которых превосходит напряжение лавинного пробоя диода.

   В нормальных условиях TVS диод находится в высокоимпедансном состоянии. Когда напряжение на диоде превышает рабочее, импеданс диода понижается, и ток разряда начинает течь через него. При понижении напряжения на TVS диоде он снова возвращается в высокоимпедансное состояние. 

   Вольтамперная характеристика TVS диода аналогична характеристике стабилитрона, поэтому их иногда путают друг с другом. На самом деле это разные приборы. TVS диоды были разработаны специально для защиты цепей от импульсов перенапряжения, в то время как стабилитроны предназначены для стабилизации напряжения и не рассчитаны выдерживать значительные импульсы  тока .  

  TVS диоды имеют высокое быстродействие, низкое рабочее напряжение и маленькую емкость, что делает их идеальными компонентами для защиты полупроводниковых компонентов от электростатического разряда.

   

   Еще один вариант защиты входов/выходов интегральных микросхем от электростатического разряда — это использование буферных микросхем. Например, изображенный на схеме двунаправленный буфер 74ACTh345 согласно своей спецификации способен выдерживать электростатические разряды от 200 до 2000 вольт в зависимости от используемой модели разряда. 

Применение защитного диода

В общем, различные электрические и электронные схемы могут быть построены с многочисленными электрическими и электронными компонентами, включая резисторы, диоды, конденсаторы, транзисторы, ИС (интегральные схемы), тиристоры, трансформаторы и т. Д. В проекте или в производстве диоды в основном используются в нескольких приложениях. Существуют различные типы диодов в зависимости от технических характеристик, характеристик и применения, такие как диод с фазовым переходом, варактор, стабилитрон, светочувствительный, фотодиод, защитный диод и т. Д.Для лучшего понимания этой концепции в этой статье обсуждается обзор того, что такое защитный диод, схема работы защитного диода и ее применения.

Что такое защитный диод?

Защитный диод, используемый в любой цепи, которая допускает протекание тока в прямом направлении, потому что ток не будет течь в обратном направлении. Он защищает компоненты, которые реагируют на ток через них в неправильном направлении.

Защитный диод

Схема защитного диода

Защитный диод, используемый в схеме, показан ниже.Следующая схема построена с защитным диодом для защиты цепи. Например, в следующем проекте используется защитный диод, который последовательно соединен со светодиодом. Светодиод довольно хорошо реагирует на ток в обратном направлении. Он может только повернуть определенное количество тока в неправильном направлении. Если на светодиоде падает достаточное обратное напряжение, он выйдет из строя и позволит току течь через него в обратном направлении, что может привести к долговременному повреждению светодиода.

Свойство защитного диода

На схеме ниже показано, как защитный диод пропускает ток в прямом направлении и блокирует ток в обратном направлении. Это обеспечивает защиту устройств в цепи, которые могут быть повреждены от обратного тока. Несмотря на то, что следующая схема обеспечивает защиту через диод, есть другой способ использовать этот защитный диод в цепи. Схема ниже представляет собой защитный диод, используемый в цепи.

Для обеспечения безопасности компонента в цепи защитный диод обычно размещается с обратным смещением параллельно с другим компонентом.Всякий раз, когда диод расположен параллельно с элементом, который вы хотите защитить от обратного смещения, если ток через цепь обратный, тогда ток течет через диод, обходит двигатель. При большом количестве тока через двигатель все еще может проходить некоторый ток, но он будет разделен между диодом и двигателем. Следовательно, весь ток не будет протекать через двигатель, как это было бы в случае отсутствия диода.

Свойство защитного диода

Вся схема с обратным смещением диода работает лучше, чем предыдущая, потому что в первом варианте диод потребляет энергию.Если диод представляет собой кремниевый диод, он обычно требует около 0,7 В. При таком расположении диод потребляет ток только при обратном токе. Кроме того, еще одна причина, по которой это происходит, — это ограничения диода с обратным смещением. В первой схеме с обратным течением тока диод включен с обратным смещением. Протекание тока не будет соответствовать пиковому обратному напряжению диода. Это напряжение является максимальным напряжением, которое защитный диод может выдержать на своем катодном выводе.

Любое напряжение, отличное от этого, вызовет пробой диода и проведение тока. Например, с диодом 1N4001 может удерживаться пиковое обратное напряжение 50 В. Таким образом, если напряжение на катоде превысит 50 В, он выйдет из строя, и ток будет проводиться. Это управление схемой первого защитного диода. Но во втором варианте управления нет, потому что защитный диод смещен в прямом направлении с током опрокидывания. Таким образом, при такой настройке он никогда не достигнет точки останова.Следовательно, эта схема с диодом, включенным параллельно в обратном направлении с элементом защиты, лучше по конструкции и является улучшенной версией схемы защитного диода.

Применение защитного диода

Защитные диоды используются с реле для защиты интегральных схем и транзисторов от кратковременного высокого напряжения, генерируемого при выключении катушки реле.

Защитные диоды для реле

Следующая схема является наилучшим вариантом применения защитного диода, когда диод подключается к катушке реле.В следующей схеме диод подключен в обратном направлении. Так что вообще нормально вести себя не буду. Проводимость возникает только тогда, когда катушка реле выключена, поскольку в этот момент ток стремится продолжить движение через катушку реле и безопасно отводится через защитный диод. Без этого диода не будет протекания тока, и катушка реле создаст опасный «всплеск» высокого напряжения, пытаясь поддержать протекание тока.

Применение защитного диода

Существуют различные типы защитных диодов, максимальный ток и максимальное обратное напряжение этих диодов

• Максимальный ток диода IN4001 составляет 1 А, а максимальное обратное напряжение — 50 В
• Максимальное значение диода IN4002 ток составляет 1 А, а максимальное обратное напряжение составляет 100 В
• Максимальный ток диода IN4007 составляет 1 А, а максимальное обратное напряжение — 1000 В
• Максимальный ток диода IN4001 составляет 3 А, а максимальное обратное напряжение составляет 100 В
• Максимальный ток диода IN4008 составляет 3А, а максимальное обратное напряжение — 1000В.

Таким образом, в этой статье рассматривается работа схемы защитного диода и ее применение.Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, по любым вопросам, касающимся этой концепции или проектов в области электрики и электроники, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, какова основная функция защитного диода?

Диодная защита

Силовой диод должен быть защищен от перенапряжения, перегрузки по току и переходных процессов.

Повышенное напряжение

Когда диод смещен в прямом направлении, напряжение на нем низкое и не вызывает проблем.Диод с обратным смещением действует как разомкнутая цепь. Если напряжение на диоде превышает напряжение пробоя, он выходит из строя, что приводит к сильному протеканию тока. При таком высоком токе и большом напряжении на диоде вполне вероятно, что рассеиваемая мощность на переходе превысит свое максимальное значение, разрушив диод. Обычно выбирают диод с номинальным пиковым обратным напряжением, которое в 1,2 раза превышает ожидаемое напряжение в нормальных условиях эксплуатации.

Максимальный ток

В технических паспортах производителя

указаны значения тока, основанные на максимальных температурах перехода, обусловленных потерями проводимости в диодах. В данной цепи рекомендуется поддерживать ток диода ниже этого номинального значения. Затем выполняется защита от перегрузки по току с помощью предохранителя, чтобы гарантировать, что ток диода не превышает уровень, который приведет к повышению рабочей температуры сверх максимального значения.

Переходные процессы

Переходные процессы могут привести к превышению нормального напряжения на диоде.Защита от переходных процессов обычно выполняется в виде последовательной RC-цепи, подключенной через диод. Эта схема, показанная на Рисунке 1 ниже, снижает или снижает скорость изменения напряжения и обычно называется демпфирующей схемой.

Рисунок 1: Демпферная цепь

Испытательный диод

Омметр можно использовать для простой и безопасной проверки силовых диодов. Эквивалентные схемы диодного переключателя, показанные на рисунке 2 ниже, можно использовать для определения того, как можно тестировать диоды. Подключите омметр так, чтобы он смещал диод вперед; это должно дать низкое сопротивление при чтении. Фактическое показание будет зависеть от тока, протекающего через диод от внутренней батареи омметра. Переключение выводов должно дать гораздо более высокое сопротивление или даже бесконечное чтение. Показания высокого сопротивления в обоих направлениях указывают на открытый диод, в то время как показания очень низкого сопротивления в обоих направлениях указывают на закороченный диод.

Рисунок 2: Идеальный диод

---

Введение в защиту от электрических переходных процессов

Переходные процессы (мгновенные всплески напряжения или тока) могут нарушить или повредить продукты, подключенные к сигнальным или силовым линиям.Общие источники энергии переходных процессов связаны с молнией, электростатическим разрядом и цепями, в которых происходит резкое изменение тока из-за размыкания переключателя или короткого замыкания.

Устройства защиты от переходных процессов пытаются перенаправить энергию в этих переходных процессах, используя разницу между формой переходного процесса и предполагаемым сигналом или формой волны мощности. Наиболее распространенные схемы защиты от переходных процессов ограничивают амплитуду напряжения, амплитуду тока или время перехода в цепи, которую они защищают.

Устройства ограничения напряжения

На рисунке 1 показано, как можно использовать устройство защиты от переходных процессов с ограничением напряжения для защиты входа компонента СБИС, установленного на печатной плате. При нормальном сигнале или напряжении питания устройство имеет высокий импеданс и не оказывает существенного влияния на работу схемы. Однако, если напряжение на устройстве превышает пороговое значение, сопротивление на его выводах внезапно уменьшается, отклоняя ток от защищаемого компонента.

Рисунок 1. Защита от переходных процессов с ограничением напряжения на печатной плате.

Диоды

Диоды — это, пожалуй, наиболее распространенное защитное устройство для низковольтных устройств. Несмещенный диод обычно имеет высокий импеданс, когда потенциал на его выводах ниже примерно 0,5 В. Импеданс быстро падает при повышении напряжения. Диоды можно комбинировать последовательно для достижения более высоких пороговых напряжений или можно использовать стабилитроны с обратным смещением.Обычно диоды используются в приложениях, требующих порогового напряжения от 0,5 до нескольких вольт.

Диоды — это устройства с ограничением напряжения , что означает, что они проводят ток, достаточный для поддержания напряжения на пороговом уровне. Они относительно быстродействующие с достаточно коротким временем отклика для защиты чувствительных полупроводниковых вводов. Однако диоды обычно не способны рассеивать много энергии до того, как выйдут из строя. Неисправный диод может выглядеть как разомкнутая цепь или короткое замыкание, но с большей вероятностью произойдет короткое замыкание.

Варисторы

Варисторы — это еще один тип устройства ограничения напряжения, которое часто изготавливают из порошка оксида металла. Варисторы могут иметь пороговое напряжение от 0,5 до 10 вольт. Как правило, они способны рассеивать больше энергии, чем диоды, но они также могут иметь большую паразитную емкость, что может сделать их непригодными для приложений с высокоскоростными сигналами. Как и диоды, они чаще выходят из строя при коротком замыкании, чем открываются.

Тиристоры

Тиристоры — это полупроводниковые устройства, такие как диоды.Однако они, как правило, способны рассеивать гораздо больше энергии, чем диоды, и их можно найти с различными пороговыми напряжениями. В отличие от диодов и варисторов, тиристоры представляют собой устройства с ломом , что означает, что они эффективно «замыкаются», когда превышается их пороговое напряжение, и напряжение на них падает почти до нуля.

Газоразрядные устройства

Молниезащита для раннего телефонного оборудования в домах состояла из двух металлических частей, расположенных в непосредственной близости.Когда напряжение на этих металлических деталях превысит пороговое значение, воздух между металлическими деталями выйдет из строя, образуя дугу. Это все еще эффективная схема защиты от переходных процессов для больших напряжений, но современные устройства заключены в стеклянную или пластиковую трубку, заполненную газом, который разрушается более предсказуемо, чем воздух.

Газоразрядные трубки способны рассеивать относительно большие количества энергии без повреждений. У них также относительно низкая емкость, поэтому они с меньшей вероятностью будут искажать быстрые или высокочастотные сигналы.Как правило, они рассчитаны на пороговое напряжение от 10 до 100 вольт и представляют собой ломовые устройства, такие как тиристоры.

Газоразрядные трубки могут выйти из строя, что затрудняет определение правильности их работы. Однако вышедшая из строя газоразрядная трубка не помешает нормальной работе устройства, к которому она подключена. Неоновые лампы ведут себя как газоразрядные трубки и могут быть недорогим способом обеспечения первичной защиты от переходных процессов (порог ~ 70 вольт) для многих приложений.

Токоограничивающие устройства

Такие устройства, как предохранители, автоматические выключатели и устройства тепловой защиты, срабатывают по току, а не по напряжению. Эти устройства размещаются последовательно с силовыми или сигнальными линиями, ведущими к защищаемому оборудованию. Обычно они имеют очень низкий импеданс, но размыкаются (приобретают высокий импеданс), когда через них проходит слишком большой ток. После срабатывания устройства ограничения тока блокируют поступление мощности на защищаемое оборудование без необходимости рассеивать эту мощность в виде тепла.Следовательно, практически нет ограничений на количество энергии (или мощности), с которой они могут справиться. Однако устройства ограничения тока обычно не реагируют достаточно быстро, чтобы защитить оборудование от быстрых переходных процессов, вызванных молнией или электростатическим разрядом.

Устройства ограничения времени перехода

Устройствам ограничения напряжения и тока требуется определенное время для ответа. Если переходной процесс происходит быстро, повреждение может произойти до того, как защитное устройство сможет сработать.Часто лучшая защита от переходных процессов — это простой конденсатор или ферритовый шарик, предназначенный для замедления любых изменений напряжения или тока из-за индуцированных переходных процессов.

На рисунке 2 показано, как конденсатор на чувствительном входе компонента СБИС может замедлить время нарастания, связанное с любыми индуцированными переходными процессами. Часто входы интегральной схемы реагируют на очень быстрые переходные процессы, даже если это не требуется для правильной работы устройства. Например, вход сброса микропроцессора обычно не переключается часто.Когда он переключается, обычно не имеет значения, происходит ли переключение в микросекундах или миллисекундах. Тем не менее, эти входы часто реагируют на переходные процессы порядка наносекунд. Замедление этих входов путем добавления шунтирующего конденсатора может устранить проблемы из-за очень быстрых переходных процессов (например, возникающих в результате электростатического разряда) без какого-либо неблагоприятного воздействия на работу устройства.

Рис. 2. Использование конденсатора фильтра для замедления отклика на быстрый вход.

Конденсаторы

имеют ряд преимуществ перед другими устройствами защиты от переходных процессов. Они относительно небольшие, недорогие, и их линейное поведение относительно легко предсказать и смоделировать. У них относительно большая емкость хранения энергии по сравнению с устройствами, которые они защищают, поэтому они вряд ли выйдут из строя при правильном размере. Хотя конденсаторы обычно ведут себя как короткое замыкание при воздействии на них напряжений, превышающих их номинальное значение, их поведение в этих условиях ненадежно; поэтому конденсаторы не следует использовать в качестве устройств защиты от переходных процессов с ограничением напряжения.

Ферритовые шарики или резисторы могут использоваться для обеспечения защиты от переходных процессов с ограничением времени перехода для низкоомных (например,г. емкостные) входы. Преимущество ферритовых шариков в том, что на них не падает постоянное напряжение. Однако при использовании ферритового шарика важно убедиться, что сигнальный или силовой ток не насыщает ферритовый материал.

Диоды

Рынки портативного коммуникационного, вычислительного и видеооборудования заставляют полупроводниковую промышленность разрабатывать электронные компоненты все меньшего размера. Сегодня разработчики компактных электронных систем сталкиваются с нехваткой места на плате, что вызывает потребность в альтернативных упаковочных технологиях.Функциональная интеграция и миниатюризация — залог успеха!

Чтобы помочь этой кампании по миниатюризации, появилось новое поколение чип-диодов от Bourns, которое предлагает возможность предоставить кремниевый диод с минимальными затратами на упаковку. Малосигнальные диоды не содержат свинца с выводами, покрытыми Cu / Ni / Au, и совместимы с производственными процессами без свинца, что соответствует многим отраслевым и государственным постановлениям в отношении бессвинцовых компонентов.

Bourns предлагает диоды с барьером Шоттки MITE для выпрямления в компактных корпусах микросхем формата DO-216AA.Серия выпрямительных диодов Шоттки модели CD216A-B1 обеспечивает прямой ток 1 А с возможностью выбора повторяющегося пикового обратного напряжения от 20 до 40 В.

Чип-диоды

Bourns® соответствуют стандартам JEDEC, просты в обращении со стандартным оборудованием для захвата и установки, а их плоская конфигурация сводит к минимуму откатывание.

Преимущества

Ассортимент продукции Chip Diode имеет явные преимущества перед некоторыми из наших конкурентов, например:

• Размер упаковки: Чип-диоды безвыводные, что позволяет разработчикам сэкономить на размещении печатных плат.Чип-диоды имеют более низкий профиль и обеспечивают меньшую высоту по сравнению с конкурирующим продуктом SOD80 (MiniMELF).
• Условия окружающей среды: Все выводы диодов малой мощности — бессвинцовые, — с покрытием Cu / Ni / Au. Устройства соответствуют многим мировым отраслевым и правительственным нормам в отношении бессвинцовых компонентов.
• Удобство в производстве: чип-диоды позволяют использовать стандартное оборудование для захвата и размещения. Пакет Chip Diode упрощает обращение с ними, а их плоская конфигурация сводит к минимуму откатывание во время производственных операций.

Чтобы получить Bourns® Design Kit, обратитесь в местное торговое представительство Bourns или к авторизованному дистрибьютору Bourns.

ПИН-диоды защиты приемника МРТ

Обзор

Описание
Серия MML4400 предназначена для двух основных приложений.

Первый — это защита приемника МРТ от полей с высокой энергией РЧ, включая длинные РЧ-импульсы и импульсные РЧ-импульсы, присутствующие в большинстве аппаратов МРТ. Серия MML4400 действует как пассивный предохранитель (ограничитель) для малошумящего усилителя (МШУ) приемника МРТ.Диодная сборка демонстрирует чрезвычайно низкие вносимые потери как во включенном состоянии (присутствует высокая мощность), так и в выключенном состоянии (присутствует мощность приемника), так что коэффициент шума приемника не увеличивается схемой защиты.

Второе основное применение — пассивное переключение цепей расстройки и блокировки поверхностной катушки. В этом случае прохождение тока контура во время импульсов передатчика включает диоды без использования драйвера переключателя.

Серия MML4400 может быть объединена с PIN-диодом (UM7201SM), и эта комбинация может использоваться для реализации полуактивной расстройки или конструкции блокирующей схемы. Устройства серии MML4400 включают PIN-диод (используемый для переключения с более высокой мощностью) во время боковых лепестков sinc (x) до того, как возникает основной импульс формы волны передатчика (sinc (x) = [sin (x)] / x).

Этот ограничитель для поверхностного монтажа соответствует требованиям RoHS согласно директивам ЕС 2011/65 / EC и 2002/95 EC.

Основные характеристики

• Разработано для МРТ
• Опция антипараллельности (неподключенные пары) доступна в пакете GM3
• Низкая емкость при смещении 0 В: 1.5 пФ максимум
• Низкая проводимость при смещении 0 В: максимум 40 мкс при F = 64 МГц
• Комплект для поверхностного монтажа конструкции с низким магнитным полем
• Пассивированный чип
• Совместимость с оборудованием для автоматической вставки
• Соответствует RoHS и совместим с оплавлением при 260 ° C

Области применения / Преимущества

• Пассивная защита приемника МРТ
• Пассивные блокирующие схемы МРТ
• Цепи пассивной расстройки МРТ
• Цепи пассивного отключения МРТ

Параметрический поиск

• «Предыдущая
• {{n + 1}}
• Следующий »
Показано 2550100 на страницу

Детали	Состояние детали	упаковка Тип	Перевозчик пакетов	attributes | orderBy:’order'» ng-if=»!attribute.common» attribute=»attribute» attribute-load-event=»»> {{attribute.имя | noComma}} ({{attribute.type}})

В этой категории нет параметрических данных! попробуйте другие категории

Как диоды защищают системы электроснабжения?

Как диоды защищают системы электроснабжения?

Добро пожаловать в среду записи — мы продолжаем предыдущее обсуждение диодов. Вы можете прочитать нашу первую публикацию о Что такое диод , если хотите узнать больше об основах.Сегодня мы поговорим о том, от чего диоды могут защитить систему, от чего — нет, и какие технологии можно использовать в сочетании с диодами для лучшей защиты электрических систем.

От чего могут защитить диоды?

На приведенной ниже схеме системы показаны 2 источника питания (PS), 3 нагрузки, 2 нагрузки неизвестного количества, несколько автоматических выключателей (MCB) и 2 диода.

Рисунок 1 Схема исправной системы с двумя источниками питания

Диоды могут защитить систему несколькими способами.Во-первых, диоды могут защищать от переходного перенапряжения на любом источнике питания, распространяющегося на противоположную сторону. Например, если напряжение 24 В постоянного тока на выходе PS2 должно возрасти до 36 В, нагрузка 2-1 и нагрузка 2-N будут увеличиваться до 36 В. Однако диод D1 будет блокировать распространение перенапряжения на PS1, и нагрузки 1-1 и 1-N останутся нетронутыми (показаны черным цветом).

Рисунок 2 Диаграмма перенапряжения на источнике питания # 2

Рисунок 3 Диаграмма перенапряжения на диоде

Эта защита распространяется на короткое замыкание из-за перенапряжения на нагрузке D.В этом случае, если по какой-либо причине на нагрузке D возник всплеск высокого напряжения, он не передался бы другим нагрузкам или ни одному из источников питания. В этом случае и диод 1, и диод 2 будут блокировать распространение напряжения на PS1 и PS2.

Диоды также предотвратят падение напряжения на обоих источниках питания в случае короткого замыкания в соседней системе. Примером этого может быть, если нагрузка 2-1 на PS2 будет страдать от короткого замыкания, выходное напряжение с PS2 будет уменьшено до нуля из-за большого тока, протекающего к повреждению (показано красным).Полное напряжение останется на нагрузке D и всех других нагрузках, подключенных к PS1. Эта защита работает с помощью диода 2, предотвращающего прохождение тока от PS1 до места повреждения, расположенного на стороне PS2 системы.

Рисунок 4 Схема короткого замыкания источника питания №2

Хотя эти примеры не являются исчерпывающими, они действительно иллюстрируют, почему диоды являются критическими компонентами этих электрических систем, особенно тех судов, которые предназначены или в настоящее время работают в режиме замкнутой шины. В сочетании с правильной технологией эти системы могут работать безопасно и с минимальной возможностью электрического сбоя и без потери положения при возникновении описанных сбоев.

От чего не могут защитить диоды?

Используя ту же схему системы, мы можем вывести две наиболее вероятные ситуации, в которых диоды не защищают систему. Эти ситуации представляют собой короткое замыкание или перегрузку на стороне нагрузки любого диода (показано красным).

Рисунок 5 Схема короткого замыкания диода на нагрузке

Причина, по которой короткое замыкание или перегрузка на стороне нагрузки диодов не может быть защищена, заключается в том, что диоды не работают для ограничения количества тока, проходящего через них.Если ток будет достаточно большим, диоды выйдут из строя, хотя с современными импульсными источниками питания (SMPS) это маловероятно; SMPS построены с ограничениями по току и функциями отключения, чтобы предотвратить повреждение оборудования в случаях перегрузки и короткого замыкания.

Чтобы устранить ограничение на использование диодов, необходимо использовать другие технологии в сочетании с диодами, чтобы гарантировать, что короткое замыкание и перегрузка не распространятся на остальную систему.

Какую технологию можно использовать вместе с диодами для защиты системы?

Поскольку способность диодов регулировать ток ограничена, необходимо выбрать более активный компонент, чтобы предотвратить распространение неисправностей на другие части системы.Для изоляции событий перегрузки по току следует использовать такие компоненты, как преобразователи постоянного тока в постоянный, несколько SMPS или устройства защиты электронных цепей.

В OneStep мы успешно опробовали замену традиционного MCB устройством защиты электронных схем. Это устройство просто заменяет MCB1, MCB2, MCBn и т. Д. Оно является прямой заменой большинства MCB стандартного размера и ограничивает ток, который может потребляться от подключенного оборудования, и предотвращает падение напряжения на стороне питания.Дополнительная информация может быть предоставлена ​​по запросу.

Также рекомендуется выбирать ИИП с защитой выходных диодов, когда рассматривается проект системы питания 24 В. Это необходимо для того, чтобы предотвратить повреждение самих блоков питания от любой обратной обратной связи или перенапряжения, которые могут возникнуть.

После того, как системы электроснабжения и распределения оптимально спроектированы для предотвращения распространения неисправностей, как это будет доказано?

Следите за обновлениями на следующей неделе, когда мы обсудим новую технологию OneStep Power, которая была поставлена ​​для проверки этих очень сложных систем, — DCShortCUT!

Малые диоды TVS для защиты от электростатического разряда | TDK Electronics

Корпорация TDK выпустила крошечные мощные TVS-диоды для защиты от электростатического разряда, расширив свой портфель компонентов для двунаправленной защиты интерфейсов ввода-вывода от перенапряжения.Требуемое пространство для так называемого корпуса масштабирования микросхемы (CSP) составляет всего 400 x 200 мкм ² (CSP01005) или 600 x 300 мкм ² (CSP0201), при этом высота корпуса всего 100 мкм также очень мала. .

Новые типы диодов TVS рассчитаны на рабочее напряжение 5 В и напряжение срабатывания 6,8 В. Фиксирующие напряжения двух новых компонентов составляют 7,2 В при пиковом импульсном токе 8 А или 8 В при пиковом импульсе. ток 16 А. Диоды TVS различаются паразитными емкостями: тип SD0201SL-GP101 (код заказа B74121G0050M060) имеет емкость 12 пФ, а тип SD01005SL-GP101 (B74111G0050M060) имеет значение емкости всего 5 пФ.Другие особенности включают короткое время отклика и низкий ток утечки всего 2 нА при 3,3 В.

Защитные компоненты разработаны в соответствии с IEC 61000-4-2 для контактного разряда электростатического разряда до 24 кВ, что превышает стандартные требования. Они могут выдерживать высокие импульсные токовые нагрузки до 8 А в соответствии с IEC 61000-4-5 (8/20 мкс), несмотря на свой небольшой размер.

Новые диоды TVS подходят для различных приложений Интернета вещей, умного дома и Индустрии 4.0. Благодаря своим минимальным размерам новые защитные компоненты идеально подходят для носимых устройств, смартфонов, ноутбуков, планшетов, умных часов или даже слуховых аппаратов.

Основные области применения

• Устройства для Интернета вещей, умного дома или Индустрии 4.0.
• Смартфоны, ноутбуки, планшеты, умные часы или слуховые аппараты

Основные характеристики и преимущества

• Двунаправленная защита интерфейсов ввода / вывода
• Защита от электростатического разряда согласно IEC 61000-4-2
• Максимальное напряжение контактного разряда до 24 кВ
• Импульсные токовые нагрузки до 8 А согласно IEC 61000-4-5 (8/20 мкс)
• Низкое фиксирующее напряжение 8 В
• Минимальные требования к пространству 400 x 200 мкм ² или 600 x 300 мкм ² в корпусе шкалы чипа
• Чрезвычайно низкая высота корпуса всего 100 мкм

Дополнительную информацию о продуктах можно найти на сайте www.tdk-electronics.tdk.com/en/tvs_diodes.

О компании TDK Corporation

Корпорация TDK — мировой лидер в области электронных решений для интеллектуального общества со штаб-квартирой в Токио, Япония. Основанная на знании материаловедения, TDK приветствует трансформацию общества, решительно оставаясь в авангарде технологической эволюции и сознательно «Привлекая завтрашний день». Она была основана в 1935 году для продажи феррита, ключевого материала в электронных и магнитных изделиях. Обширный портфель продуктов TDK, основанный на инновациях, включает пассивные компоненты, такие как керамические, алюминиевые электролитические и пленочные конденсаторы, а также магнитные, высокочастотные, пьезоэлектрические и защитные устройства.Спектр продукции также включает датчики и сенсорные системы, такие как датчики температуры и давления, магнитные датчики и датчики MEMS. Кроме того, TDK предлагает источники питания и энергетические устройства, магнитные головки и многое другое. Эти продукты продаются под торговыми марками TDK, EPCOS, InvenSense, Micronas, Tronics и TDK-Lambda. TDK фокусируется на требовательных рынках автомобильной, промышленной и бытовой электроники, а также информационных и коммуникационных технологий.