半导体
避雷器是这样工作的:
半导体放电管有两种击穿状态,即钳位和导通。他可以看成是有两个反向并联的可控硅(即4层PN结器件反并联)组成,利用Si晶体内部的电子和空穴的输运原理进行工作。图2只滑出其中一个。其工作原理如下:
1、当被保护设备或线路处于正常工作状态时(V≤VBR),PN结J1和J3处于正向偏置,J2处于反向偏置状态,此时流过器件中的电流仅为PN结反向偏置的微弱漏电流(I≤10-8μA),器件上在特性曲线的OA段,如图2(a)所示。
2、当线路上出现较低的过电压时(VBR≤V≤VBO),PN结J2雪崩击穿,器件的工作状态进入了特性的AB段,处于钳位状态并开始释放过电流,如图2(b)所示。流过的器件的过电流经过P1区时,在该区的等效电阻造成的一定的电位差(压降),由于金属电极的短路作用,掺杂浓度高(即电阻率低)的N1区的电位与P1区的外缘相同,该电位差就成为PN结J1的偏置电压。上述原理可用图3的等效电路来表示,图1种T1和T2分别为等效三极管N1P1N2和P1N2P2,R为P1区的等效电阻,也就是三极管T1的偏置电阻。此时三极管T2的作用可以等效为一个普通的二极管和一个反向的瞬态二极管串联。
3、当线路上过电压继续上升达到到器件的VBO时,P1区的压降达到门限电压是控制硅N1P1N2P2被触发导通,N1区的载流子(电子)在电场的作用下穿过厚度较薄的P1区直接进入N2区使得器件的等效电阻迅速下降并吸收大的过电流,从而起到保护作用。此时器件工作特性曲线的CD段,如图2(c)所示。从等效电路上看,过电压上升导致电阻R的压降上升,就使T1的偏置电压Vbe上升,T1导通,又使T2得到偏置,从而使整个器件进入导通状态。
4、当外来过电压消失时,回路电流逐渐减小,一直降到保持电流以下时,器件自动地退出导通状态,再次转入到正常工作的截止状态。
由上述动作过程的分析可以得知,半导体放电管在较高能量的过电压浪涌冲击时,能够使自身等效电阻降低并有效的释放过电流,既能使被保护设备得到有效的保护,又能使自身不因功能耗过大而烧毁。
主要经营:
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