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半导体放电管(TSS)

[ 浏览次数:约119次 ] 发布日期:2024-09-23

  什么是半导体放电管(TSS)

  半导体放电管(TSS,Thyristor Surge Suppresser)是一种基于晶闸管原理制成的过压保护器件,利用PN结的击穿电流触发器件导通放电,能够流过很大的浪涌电流或脉冲电流。它的工作电压范围宽,可以从几伏到几千伏,且具有很高的耐压能力和极低的导通电压。半导体放电管的主要特点是击穿前相当于开路,电阻很大,漏电流小;击穿后相当于短路,可通过很大的电流,两端电压接近0V。此外,它的响应速度非常快,能够在ns级时间内导通,具有良好的过电压保护性能。

  半导体放电管的基本结构包含三个PN结,分别是J1(N1P1)、J2(P1N2)、J3(N2P2)。当外加电压较小时,阳极电流(IA)很小;当外加电压增大到某一结击穿电压以上时,由于雪崩倍增效应,电流急剧增大,半导体放电管被击穿。其伏安特性表现为反偏二极管的特性曲线,当外加电压低于击穿电压时,电流很小;当外加电压高于击穿电压时,电流急剧增加,呈现出负阻特性。

  半导体放电管广泛应用于电信和数据网络设备中,用于保护敏感易损的集成电路,使之免遭雷电和突波的冲击而造成的损坏。其主要应用领域包括交换机、电话机、传真机、配线架、XDSL、ADSL、G-PON、通讯接口、通讯发射设备等一切需要过电压保护的领域。在选择半导体放电管时,需要考虑其反向击穿电压、转折电压、维持电流、最大瞬间峰值电流等参数,以确保其能够在保护电路中发挥最佳的保护效果。


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目录
分类
工作原理
作用
特点
应用
如何选型

  半导体放电管(TSS)分类

  半导体放电管(TSS)作为一种重要的过压保护器件,广泛应用于电子领域。根据其结构和功能特点,TSS可以分为几类,主要包括单向击穿型、双向击穿型、低电容型和高功率型。

  首先,单向击穿型TSS主要用于保护单向电压的电路,如电源输入端。这种类型的TSS在其反向电压超过击穿电压时导通,从而泄放多余的电压,保护后端电路不受损害。其特点是响应速度快、漏电流低,适合于单向电压保护的应用场景。

  其次,双向击穿型TSS则适用于需要保护双向电压的电路,如信号传输线路。这种类型的TSS在正向和反向电压超过击穿电压时都会导通,提供双向保护。其优点是可以提供更全面的保护,适用于双向电压波动的环境。

  第三类是低电容型TSS,这类器件特别适用于高频信号传输线路的保护。由于其电容值较低,对高频信号的影响较小,能够保持信号的完整性。低电容型TSS通常用于高速数据传输、射频开关等需要高频性能的应用场合。

  最后,高功率型TSS则是为需要高功率保护的场合设计的。这种类型的TSS能够承受和泄放更大的浪涌电流,适用于高功率设备或者雷电多发地区的电路保护。其特点是具有更高的功率容量和更强的抗冲击能力。

  总的来说,半导体放电管(TSS)根据其结构和功能特点可以分为单向击穿型、双向击穿型、低电容型和高功率型等几类。每种类型的TSS都有其特定的应用场合和优势,用户可以根据实际需求选择合适的TSS器件,以达到最佳的电路保护效果。


  半导体放电管(TSS)工作原理

  半导体放电管(TSS)是一种采用半导体工艺制成的PNPN结四层结构器件,其工作原理基于晶闸管的特性。TSS通常并联在电路中,正常工作状态下处于截止状态。当电路中出现异常过电压,如感应雷或操作过电压时,TSS会迅速导通,泄放由异常过电压导致的异常过电流,从而保护后端设备免受损坏。一旦异常过电压消失,TSS又会恢复到截止状态。

  TSS的工作过程可以分为几个阶段。首先,在正常工作状态下,TSS处于高阻抗状态,对电路几乎没有影响。当外加电压低于断态电压时,器件处于断开状态。当电压超过断态峰值电压时,TSS会将瞬态电压箝制到元件的转折电压内。随着电压继续增大,TSS由于负阻效应进入导通状态,此时近乎短路。当外加电压恢复正常,电流能很快下降并低于维持电流,元件自动复位并恢复到高阻抗状态。

  TSS的主要特性参数包括断态电压VRM、击穿电压VBR、转折电压VBO、峰值脉冲电流IPP和维持电流IH。断态电压VRM是表示半导体过压保护器不导通的最高电压,击穿电压VBR是表示半导体过压保护器开始导通的标志电压,转折电压VBO是当电压升高达到此值时,半导体过压保护器完全导通,呈现很小的阻抗。峰值脉冲电流IPP是半导体过压保护器能承受的最大脉冲电流,维持电流IH是保持晶闸管通态的最小电流。

  TSS的应用领域非常广泛,常用于通讯交换设备、电话机、传真机、配线架、XDSL、通讯接口、通讯发射设备等需要防雷保护的领域,以保护其内部的IC免受瞬间过电压的冲击和破坏。TSS的优点包括精确的导通击穿电压、快速的响应速度、在8/20μs波形下通流量为几百安培,以及有插件、贴片、阵列式等封装形式。

  总之,半导体放电管(TSS)是一种重要的过电压保护器件,其工作原理基于晶闸管的特性,通过迅速导通泄放异常过电流来保护电路中的设备。TSS的广泛应用和优良特性使其成为电子设备中不可或缺的保护元件。

  半导体放电管(TSS)作用

  半导体放电管(TSS)是一种重要的电子元件,广泛应用于电力电子、通讯、光电子等领域。其主要作用是提供过压保护,防止设备中的集成电路受到雷电和高压市电的冲击而损坏。TSS的工作原理基于快速开关的思想,其结构主要由一个PN结或P-i-N结、一个控制电极和一个负载组成。当控制电极的电压升高到一定程度时,PN结或P-i-N结的电场会发生变化,引起一个快速的电流爆发,并将电压升高到TSS所能承受的最大值。当控制电极的电压下降到一定程度时,PN结或P-i-N结的电场会恢复正常,电流也会停止并恢复到初始状态。

  TSS在电力电子领域中的应用非常广泛,它被用于开关变换器、逆变器、直流输电线路等电力设备中。在通讯领域中,TSS也有广泛的应用场景,例如用于控制光通讯设备的输出功率和波长,实现高速数据传输;用于射频开关中,控制高频信号的开关和调制,实现信号的放大和捕获。

  TSS具有响应速度快、噪声低、功耗小等优势,不仅可以提高系统的性能和效率,而且可以减少系统成本和维护成本。未来,随着电子技术的不断发展,TSS在更多领域的应用将会得到拓展和提高,同时也将迎来更大的机遇和挑战。总之,半导体放电管TSS是电子领域中的重要组成部分,其在过压保护、信号控制等方面的作用不可忽视。


  半导体放电管(TSS)特点

  半导体放电管(TSS)是一种重要的电路保护器件,具有多种显著特点。首先,TSS具有精确导通和快速响应的能力,能够在瞬间吸收和分散电路中的高能量瞬态过电压,从而保护电路中的敏感组件。其次,TSS的浪涌吸收能力强,能够承受很大的浪涌电流或脉冲电流,这对于保护电路免受瞬态过电压损害至关重要。

  TSS的工作原理类似于晶闸管,依靠PN结的击穿电流触发器件导通放电。当电路中的电压超过其额定值时,TSS迅速导通,形成低阻态,将过电压导入地线,保护后续电路。当电压恢复正常时,TSS再次关闭,不影响正常电路的工作。这种开关特性和稳定性使得TSS在电路保护中具有独特的优势。

  此外,TSS的类型众多,包括二极管型、三极管型、硅控型等,每种类型都有其特定的应用场景。例如,二极管型TSS具有快速响应时间,适合于处理高速信号线的保护;而硅控型TSS则因其较大的电流承受能力,常用于电源线路的保护。

  TSS的关键参数包括峰值脉冲电流(IPP)、工作电压(VRWM)、击穿电压(VBR)和响应时间等。IPP是指TSS能够承受的最大瞬态电流,是评估其保护能力的重要指标;VRWM是TSS在正常工作时能够承受的最大连续工作电压;VBR是当电压超过此值时,TSS开始导通,提供保护;响应时间则是TSS从非导通状态转变为导通状态所需的时间,这直接影响其保护效果的及时性。

  TSS在不同领域有着广泛的应用。在消费电子产品中,如智能手机、平板电脑等,TSS用于保护USB接口、耳机插孔等敏感部分;在工业控制系统中,TSS用于防止电源线和信号线上的瞬态电压损害精密设备;在通信设备中,如基站、交换机等,TSS用于保护电源和数据线,确保通信的稳定性。

  总之,半导体放电管TSS作为一种高效的电路保护元件,具有精确导通、快速响应、浪涌吸收能力强、可靠性高等特点,在众多领域发挥着至关重要的作用。随着电子技术的不断发展,TSS的应用前景将更加广阔。

  半导体放电管(TSS)应用

  半导体放电管(TSS)作为过压保护器件,广泛应用于各种电子设备和系统中。其主要应用领域包括但不限于以下几个方面:

  1. 通讯设备保护: 在通讯设备中,TSS用于保护敏感的接收机和发射机前端,防止雷电和其他瞬态过电压对设备造成损害。例如,在手机、基站、卫星通信设备中,TSS可以保护天线接口、射频前端模块等关键部分。

  2. 电源保护: TSS可用于电源输入端的过压保护,防止电网中的瞬态过电压对电源设备及后端电路造成损害。例如,在开关电源不间断电源(UPS)等设备中,TSS可以有效抑制电源线上的浪涌电流,保护电源装置。

  3. 数据传输线路保护: 在数据传输系统中,TSS用于保护数据线、信号线免受瞬态过电压的影响,确保数据传输的稳定性和安全性。例如,在计算机网络设备、服务器、路由器等设备中,TSS可以保护以太网接口、光纤接口等数据传输通道。

  4. 消费电子产品保护: 在消费电子产品中,TSS用于保护各种接口和敏感部件,防止外部过电压对设备的损害。例如,在智能手机、平板电脑、笔记本电脑等设备中,TSS可以保护USB接口、耳机插孔、充电接口等。

  5. 工业控制系统保护: 在工业控制系统中,TSS用于保护各种传感器、执行器、控制器等设备,防止电源线和信号线上的瞬态电压损害精密设备。例如,在PLC(可编程逻辑控制器)、DCS(分布式控制系统)等系统中,TSS可以有效抑制电源和信号线上的浪涌电流,保护控制系统。

  6. 光电子设备保护: 在光电子设备中,TSS用于保护光电探测器、激光器等敏感元器件,防止过电压对这些高精度设备的损害。例如,在光纤通信系统、光电传感系统中,TSS可以保护光电二极管激光二极管等关键部件。

  综上所述,半导体放电管TSS作为一种高效的过压保护器件,凭借其快速响应、高浪涌吸收能力和可靠性高的特点,广泛应用于各个领域。随着电子技术的不断发展,TSS的应用范围将进一步扩大,为各种电子设备和系统提供更有效的保护。

  半导体放电管(TSS)如何选型

  半导体放电管(TSS)作为一种重要的电路保护器件,广泛应用于各种电子设备中,以保护敏感电路免受瞬间过电压和雷电冲击的损害。正确选型半导体放电管是确保电路安全可靠运行的关键。以下是关于半导体放电管TSS的详细选型指南。

  一、了解半导体放电管的基本特性

  半导体放电管TSS是一种基于开关型晶闸管原理和结构的二端负阻器件,具有准确导通、响应速度快、浪涌吸收能力强、可靠性高和稳定性强等特点。其主要作用是在电路中出现异常过电压时,快速导通泄放异常过电流,从而保护后端设备免遭损坏。

  二、关键参数及其意义

  断态电压VRM与漏电流IRM

  断态电压VRM表示半导体过压保护器不导通的最高电压,在这个电压下只有很小的漏电流IRM。

  例如,如果电路的最大工作电压是150V,那么应选择VRM大于150V的TSS器件。

  击穿电压VBR

  击穿电压VBR是通过规定的测试电流IR(一般为1mA)时的电压,标志着半导体过压保护器开始导通。

  例如,在POTS应用中,最大振铃电压的峰值电压和直流偏压峰值之和为268.8V,因此应选择VBR大于268.8V的器件。

  转折电压VBO与转折电流IBO

  当电压升高达到转折电压VBO时,半导体过压保护器完全导通,呈现很小的阻抗,两端电压VT立即下降到一个很低的数值(一般为5V左右)。

  例如,如果电路的正常工作电压是150V,那么应选择VBO大于150V的TSS器件。

  峰值脉冲电流IPP

  峰值脉冲电流IPP是半导体过压保护器能承受的最大脉冲电流。

  例如,如果电路中可能出现的最大浪涌电流是100A,那么应选择IPP大于100A的TSS器件。

  维持电流IH

  维持电流IH是半导体过压保护器继续保持导通状态的最小电流。一旦流过它的电流小于维持电流IH,它就恢复到截止状态。

  例如,如果电路中的正常工作电流是100mA,那么应选择IH大于100mA的TSS器件。

  静态电容C

  静态电容C是半导体过压保护器在静态时的电容值。这个值越小越好,特别是在高频电路中。

  例如,如果电路的工作频率较高,那么应选择C较小的TSS器件。

  三、具体选型步骤

  确定电路的工作电压和最大过电压

  根据电路的工作电压和可能遇到的最大过电压,选择合适的TSS器件。确保TSS的断态电压VRM大于电路的最大工作电压,且转折电压VBO大于电路的正常工作电压。

  确定电路的正常工作电流和最大浪涌电流

  根据电路的正常工作电流和可能遇到的最大浪涌电流,选择合适的TSS器件。确保TSS的维持电流IH大于电路的正常工作电流,且峰值脉冲电流IPP大于电路的最大浪涌电流。

  考虑电路的工作频率和寄生电容

  根据电路的工作频率,选择静态电容C合适的TSS器件。对于高频电路,应选择C较小的TSS器件。

  参考具体应用场景和防护等级

  根据具体应用场景和所需的防护等级,选择适合的TSS器件。例如,在电信行业和数据通信领域,常选用TSS器件进行过压保护。

  四、常见半导体放电管型号举例

  P0080SA/P0080SB/P0080SC

  这些型号的TSS器件常用于RS485保护,已在工业、消防、安防等场景大量应用。

  LM61089B

  这是一种双正向传导缓冲门晶闸管(SCR)过压保护器,设计用于保护单片SLIC(用户线路接口电路)防止雷电、交流电源触点和感应引起的电话线路过电压。

  SMA/DO-214AC、SMB/DO-214AA、TO-92、DO-15、DO-27

  这些是常见的TSS封装形式,其中SMA和SMB是最主流的封装类型。

  结论

  正确选型半导体放电管TSS是确保电路安全可靠运行的关键。通过了解TSS的基本特性、关键参数及其意义,并结合具体应用场景和防护等级,可以选择最适合的TSS器件。希望本文的详细介绍能够为工程师和相关从业人员在选型半导体放电管时提供有价值的参考。





标签:半导体放电管(TSS)

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