半导体放电管维持电流的研究
放电管工作原理
放电管工作原理
放电管是一种通过放电产生光或电的装置，它的工作原理主要是通过控制电流和电压来实现放电效果。
放电管内部通常包含两个电极，即正极和负极。
当外部施加电压时，电子会从负极流向正极，形成电流。
在正常情况下，电子在电流通过的过程中并不发生放电现象。
然而，当电压超过放电管的击穿电压时，放电现象就会发生。
这是因为当电压达到一定程度时，电子会获得足够的能量突破正极与负极之间的电荷屏障，从而产生能量释放的现象。
这个过程就是放电。
在放电过程中，放电管会产生巨大的电流和电压峰值。
这些能量以光的形式释放出来，形成明亮而稳定的光点或光弧。
典型的例子是氖灯、氙灯和闪光灯等设备中使用的放电管。
总的来说，放电管的工作原理是通过对电流和电压施加控制，超过击穿电压时，电子获得能量，并以光的形式释放出来。
这种现象在放电管中得到充分利用，使其成为一种重要的光电转换装置。
放电管特性及选用
放电管特性及选用吴清海放电管的分类放电管要紧分为气体放电管和半导体放电管，其中气体放电管由烧结的材料不同分为玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管，玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管具有相同的特性。
气体放电管要紧有密封的惰性气体组成，由金属引线引出，用陶瓷或是玻璃进行烧结。
其工作原理为，当加在气体放电管两头的电压达到气体电离电压时，气体放电管由非自持放电过度到自持放电，放电管呈低阻导通状态，能够刹时通过较大的电流，气体放电管击穿后的维持电压能够低到30V之内。
气体放电管同流量大，但动作电压较难操纵。
半导体放电管由故态的四层可控硅结构组成，当浪涌电压超过半导体放电管的转折电压V BO时放电管开始动作，当放电管动作后在返送装置，的作用下放电管两头的电压维持在很低（约20V以下）时就能够够维持其在低阻高通状态，起到吸收浪涌爱惜后级设备的作用。
半导体放电管的爱惜机理和应用方式和气体放电管相同。
半导体放电管动作电压操纵精准，通流量较小。
放电管动作后只需要很低的电压即可维持其低阻状态，因此放电管属于开关型的SPD。
当正常工作时放电管上的漏电流可忽略不计；击穿后的稳固残压低，爱惜成效较好；耐流能力较大；在利用中应注意放电管的续流作用遮断，在适当场合中应有有效的续流遮断装置。
气体放电管气体放电管：气体放电管由封装在小玻璃管或陶瓷管中相隔必然距离的两个电极组成；其电气性能要紧取决于气体压力，气体种类，电极距离和电极材料；一样密封在放电管中的气体为高纯度的惰性气体。
放电管要紧由：电极、陶瓷管(玻璃管)、导电带、电子粉、Ag-Cu 焊片和惰性气体组成。
在放电管的两电极上施加电压时，由于电场作用，管内初始电子在电场作用下加速运动，与气体分子发生碰撞，一旦电子达到必然能量时，它与气体分子碰撞时发生电离，即中性气体分子分离成电子和阳离子，电离出来的电子与初始电子在行进进程中还要不断地再次与气体分子碰撞发生电离，从而电子数按几何级数增加，即发生电子雪崩现象，另外，电离出来的阳离子也在电场作用下向阴极运动，与阴极表面发生碰撞，产生二次电子，二次电子也参加电离作用，一旦知足： r(ead-1)=1 时放电管由非自持放电过渡到自持放电，管内气体被击穿，放电管放电，现在放电电压称为击穿电压Vs。
半导体放电管和tvs管
半导体放电管和tvs管1.引言1.1 概述半导体放电管和TVS管是电子领域中常见的两种保护元件，用于保护电路免受过电压和过电流的损害。
半导体放电管（GDT）是一种可触发的开关装置，其主要工作原理是通过内部的气体放电使电路中的过电压得以释放。
TVS管（Transient Voltage Suppressor）也是一种保护元件，其主要功能是在电路中检测到过电压时迅速导通并将过电压引到接地，以保护其他元件不受损坏。
在现代电子产品中，由于电路工作时常会受到突发的电压波动或电磁干扰，半导体放电管和TVS管的使用变得至关重要。
半导体放电管可以快速响应和释放过电压，有效地保护电路和设备；而TVS管则起到了防止电压超限和过电流进入电路的作用。
半导体放电管和TVS管的应用领域非常广泛。
在通信设备、电力设备、汽车电子、工业自动化等领域，半导体放电管和TVS管被广泛应用于各种电路保护和过电压抑制的场景。
它们可以有效地保护电路中的其他元件，提高电路的稳定性和可靠性。
尽管半导体放电管和TVS管在过电压保护方面有许多相似之处，但它们也存在一些不同之处。
半导体放电管通常具有更高的电流和功耗承受能力，适用于工程领域的大功率电路保护；而TVS管通常具有更快的响应速度和更低的电压保护等级，适用于对过电压反应要求更高的应用场景。
综上所述，半导体放电管和TVS管是电子领域中重要的保护元件，它们在保护电路和设备免受过电压和过电流的侵害方面发挥着重要作用。
随着科技的进步和电子产品的发展，对过电压保护的需求也会越来越大，这使得半导体放电管和TVS管的应用前景更加广阔。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的框架和内容安排的介绍。
可以按照以下的方式来编写文章结构部分的内容：本文将围绕着半导体放电管和TVS管展开讨论。
首先，在引言部分，我们将对本文的概述进行介绍，包括半导体放电管和TVS管的基本概念和作用。
接下来，我们将说明本文的结构，具体列出各个章节的主要内容和目的。
基础知识-热敏电阻,半导体放电管
圖2.高分子PTC熱敏電阻的使用電路圖
當電路正常工作時，熱敏電阻溫度與室溫相近、電阻很小，串聯在電路中不會阻礙電流通過；而當電路因故障而出現過電流時，熱敏電阻由於發熱功率增加導致溫度上升，當溫度超過開關溫度（Ts，見圖1）時，電阻瞬間會變得很大，把電路中的電流限制到很低的水平。此時電路中的電壓幾乎都加在熱敏電阻兩端，因而可以起到保護其他元件的作用。當人爲切斷電路排除故障後，熱敏電阻的阻值會迅速恢復到原來的水平，電路故障排除後，熱敏電阻無需更換而可以繼續使用。圖3爲熱敏電阻對交流電路保護過程中電流的變化示意圖。熱敏電阻動作後，電路中電流有了大幅度的降低，圖中t爲熱敏電阻的動作時間。由於高分子PTC熱敏電阻的可設計性好，可通過改變自身的開關溫度（Ts）來調節其對溫度的敏感程度，因而可同時起到過溫保護和過流保護兩種作用，如KT16－1700DL規格熱敏電阻由於動作溫度很低，因而適用於鋰離子電池和鎳氫電池的過流及過溫保護。
iv.電流容量大。
v.裝置本身電容較小，有利於降低信號損失。
2.半導體放電管和其他瞬間過電壓保護器件的比較。
表1.半導體放電管和其他瞬間過電壓保護器件的比較
半導體放電管
氣體放電管
壓敏電阻
TVS二機管
保護方式
負阻
負阻
箝位
箝位
原理
固態四層可控矽結構
氣體電離導電
類似雪崩二極體的混合體
雪崩二極體
回應時間
< 1ns
圖5.熱敏電阻動作特性曲線
圖4維持電流、動作電流與溫度的關係
高分子PTC熱敏電阻動作後的恢復特性
高分子PTC熱敏電阻由於電阻可恢復，因而可以重復多次使用。圖6爲熱敏電阻動作後，恢復過程中電阻隨時間變化的示意圖。電阻一般在十幾秒到幾十秒中即可恢復到初始值1.6倍左右的水平，此時熱敏電阻的維持電流已經恢復到額定值，可以再次使用了。一般說來，面積和厚度較小的熱敏電阻恢復相對較快；而面積和厚度較大的熱敏電阻恢復相對較慢。
实验11 半导体二极管伏安特性的研究综述
实验3 半导体二极管伏安特性的研究世界上的物质种类繁多，但就其导电性能来说，大体上可分为导体、绝缘体和半导体三类。
某些物质，如硅、锗等，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，被称为半导体。
半导体之所以引起人们极大的兴趣，原因并不在于它具有一定的导电能力，而在于它具有许多独特的性质。
同一块半导体材料，它的导电能力在不同的条件下会有非常大的差别，比如，在很纯的半导体中掺入微量的其他杂质，它的导电性能将有成千上万倍地增加，并且可以根据掺入杂质的多少来控制半导体的导电性能。
人们正是利用半导体的这种独特的性质做出了各种各样的半导体器件。
本实验通过对常用的半导体器件—二极管特性的研究，了解PN结的特性、结构和工作原理，并测量二极管的部分参数。
【实验目的】1、了解PN结产生的机理和它的作用。
2、学习测量二极管伏安特性曲线的方法。
3、通过实验，加深对二极管单向导电特性的理解。
【仪器用具】HG61303型数字直流稳压电源、GDM-8145型数字万用表、滑线变阻器、FBZX21型电阻箱、C31-V型电压表、C31-A型电流表、FB715型物理设计性实验装置、可调电阻及导线若干、普通二极管、发光二极管、稳压二极管等【实验原理】1.电学元件的伏安特性在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与其两端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。
一般以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压-电流关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。
对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比，即其伏安特性曲线为一通过原点的直线，这类元件称为线性元件，如图3-1的直线a。
至于半导体二极管、稳压管、三极管、光敏电阻、热敏电阻等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安特性为一曲线，这类元件称为非线性元件，如图3-1的曲线b、c。
伏安法的主要用途是测量研究非线性元件的特性。
半导体放电管检测及测试方法
半导体放电管检测要求及测试方法1 本要求遵循的依据1.1YD/T940—1999《通信设备过电压保护用半导体管》1.2YD/T694—1999《总配线架》1.3GB/T2828.1—2003/ISO 2859—1：1999《计数抽样检验程序》2 测试前准备及测试环境条件2.1对测试设备进行校验，检查是否正常，正常后才能使用。
2.2在标准大气条件下进行试验2.2.1温度：15～35℃2.2.2相对湿度：45％～75％2.2.3大气压力：86～106Ｋpa所有的电测量以及测量之后的恢复应在以下大气条件下进行：温度：25±5℃相对湿度：45％～75％大气压力：86～106Ｋpa在进行测量前应使半导体管温度与测量环境温度达到平衡，测量过程的环境温度应记录在试验报告中。
2.3按GB/T2828.1—2003《计数抽样检验程序》的规定。
按一定抽样正常方案，一般检查水平Ⅱ，抽取一定数量的样本。
3 检测要求和测试方法3.1外形检查3.1.1要求放电管两头封口平直无歪斜，外形整洁，无污染、腐蚀和其他多余物，封装无破损、裂纹、伤痕、引出线不短裂、不松动。
3.1.2金属镀层不起皮、不脱离、不生锈、不变色。
3.1.3外形尺寸公差符合SJ1782—81中4级公差，即公称尺寸＞3—6，其公差为±0.1，公称尺寸＞6—10，其中公差为±0.12，合格率要达到≥97.5%。
3.1.4产品标志应清晰耐久3.1.5包装箱应标记生产厂家、产品名称、型号、标准号、重量及生产日期或批号，且包装材料应保持干燥、整洁、对产品无腐蚀作用3.2直流击穿电压测试3.2.1用XJ4810半导体管特性图示仪对经过上一项目测试合格的放电管进行初始检测，用正极性测试后进行反极性测试，正、反极性各测2次，每次测试间隔时间为1～2min。
3.2.1半导体管的最高限制电压应不大于表１给出的极限值，试验电流应在1A～10A之间试验是加在半导体管上的电流变化率应≤30A/μs。
小功率半导体激光二极管的稳定控制及其在原子实验中的应用_百度(精)
10・激光器件与元件・《激光杂志》2003年第24卷第5期LASER JOURNA L (V ol. 24. N o. 5. 2003小功率半导体激光二极管的稳定控制及其在原子实验中的应用孙番典杨世琪刘琼发(华南师范大学物理系, 广州510631提要:介绍一种高稳定的半导体激光二极管恒温、稳流控制方式。
使用该方式电路, 10-5, 温度波动优于10-4。
并介绍高稳定半导体二极管激光在原子超精细跃迁线形吸收谱和塞曼相干共振谱观测中的应用。
关键词:半导体激光二极管, 恒温稳流, 线性吸收谱线, 塞曼相干共振谱线A stabilite control method for low pow er semiconductor laser it ’s experimentsSun Fandian Yang Shiqi (S outh China N ormal ,GAbstract :Introduceda set of high stable control circuits for case of iconductor laser diode. Using the circuits ,the fluctu 2ation of injection current is 10-5and the fluctuation of perature better 10the room tem perature. An application of the diode laser in atom ic experiments als o be introduced.K ey w ords :sem,tem ,linear abs orb spectrum line ,Z eeman coherent res onance spectrum line1引言Ξ值, 可置半导体激光二极管工作于不同的注入电流值。
将可调基准电压与流经半导体激光二极管的注入电流回路的取样放大信号电压一起输入比例放大器, 由比例放大器的输出控制场效应调整管的门电极(栅极。
半导体放电管TSS的概述以及选用方法
半导体放电管TSS的介绍以及应用领域概述：半导体放电管TSS是基于开关型晶闸管原理和结构的一种二端负阻器件，用于保护敏感易损的集成电路，使之免受瞬间雷电和过电压的冲击而造成的损坏。
高端的固体放电管产品采用了先进的离子注入技术和玻璃钝化工艺，产品具有准确导通、响应速度快、浪涌吸收能力强、可靠性高、稳定性强等特点。
应用领域：由于半导体放电管的开关特性和稳定性等产品优势，因此被广泛应用于交换机、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，以保护其后端的芯片免受瞬态过电压的冲击和破坏。
在当今世界微电子及通讯设备高速发展的今天，半导体放电管已经成为通讯和消费类电子行业过压保护的首选分立器件。
半导体放电管的正确选用方法：1、反向击穿电压VBR必须大于被保护电路的最大工作电压。
如在POTS应用中，最大振铃电压(150V)的峰值电压(150*1.41=212.2V)和直流偏压峰值(56.6V)之和为268.8V，所以应选择VBR大于268.8V的器件。
又如在ISDN应用中，最大DC电压(150V)和最大信号电压(3V)之和为153V，所以应选择VBR大于153V的器件。
2、转折电压VBO必须小于被保护电路所允许的最大瞬间峰值电压。
3、若要使半导体放电管通过大的浪涌电流后自复位，器件的维持电流IH必须大于系统所能能提供的电流值。
即：IH(系统电压/源阻抗)。
4、最大瞬间峰值电流IPP必须大于通讯设备标准的规定值。
如FCC Part68A类型的IPP应大于100A；Bellcore 1089的IPP应大于25A。
5、半导体放电管处于导通状态(导通)时，所损耗的功率P应小于其额定功率Pcm，Pcm=KVT*IPP，其中K由短路电流的波形决定。
对于指数波，方波，正弦波，三角波K值分别为1.00，1.4，2.2，2.8。
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IH=
2ΠV KW 2
Θ2 ln
b a
30
半导体技术 1997 年 4 月第 2 期
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
其中: V K 为结开放电位, V K≈ 015V , W 2 为 P2 基区的厚度, Θ2 为 P2 基区的电阻率。
基区电阻率 8 ·cm 50 30
维持电流 mA 60～ 80 80～ 100
20
120
(2) 制造工艺完全相同, 只是短路点数目 不同, 测量其对维持电流的影响示于表 2。
4 结果讨论
根据实验结果可见依靠改变基区电阻率可
提高维持电流, 但维持电流要达到 150mA 以 上还是困难的。因为提高 P2 基区的掺杂浓度会 导致 Αnpn的减小, 使器件动态特性降低。如电流 上升时间变大, 同时V BO 与V BR 的差值变大, 同 时使放电管导通电流减小降低了器件的电流容
图 1 (a) 半导体放电管 I 2V 特性
(b) 结构示意图
为了提高晶闸管耐压能力, 经常采用短路 发射极为阴极的结构。 而实际上短路点的布置
是各种各样的, 现以一简单模型 (如图 2 所 示) 来讨论维持电流与器件参数的关系。 根据
P 1S1R aderch t 模型分析结果[1], 维持电流 IH 为:
由上式可见, 要提高维持电流有两条路径: ( 1) 减少基区电阻率, 即提高基区掺杂浓度; (2) 改变器件的短路点结构参数, 即增加短路 点的尺寸或增加短路点的个数。 而基区的厚度 与击穿电压有关, 不能轻易变动。
表 2 短路点数目对维持电流的影响
短路点数目 个 18
维持电流 mA 80～ 100
(收稿日期 19960429)
半导体技术 1997 年 4 月第 2 期
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Hale Waihona Puke 量。 这都是我们所不希望的。 改变短路点的尺
寸, 增加短路点的数目, 对维持电流几乎不产
生影响。 因为过密的短路点或过大的短路点尺
寸必将损失更多的导通面积, 直接影响器件的
抗电涌能力。 所以要获得大的维持电流必须在
版面结构上大胆的设计, 实践表明, 对于半导
体放电管, 其维持电流 IH 应表示为:
IH=
34
80～ 100
42
80～ 100
(3) 制造工艺完全相同, 短路点数目基本 相同 (为版面好排, 三角形排列是 38 个短路点, 正方形排列是 40 个短路点)。 测量其对维持电 流的影响, 结果示于表 3。
表 3 短路点排列方式对维持电流的影响
短路点排列方式 三角形
维持电流 mA 80～ 100
正方形
80～ 100
图 2 短路点模型 (短路点为圆形, 直径为 2a, 短路点 间距为 2b)
3 实验
根据以上的理论分析, 我们进行了 3 项实 验。
(1) 选用同一版面的放电管版图, 同样工 艺方法制造, 仅基区掺杂浓度改变, 测量其对 维持电流的影响结果示于表 1。
表 1 基区电阻率对维持电流的影响
2ΠV KW
Θ2 ln
b a
2
+
G
(b)
G (b) 是与短路点形式有关的结构常数。因
此对放电管的设计必须跨出晶闸管的限制。
参考文献
1 R aderch t P S1A R eview of the Sho rted Em itter P rincip le
as A pp lied to PN PN Silicon Con tro lled R ectifiers. In t J E lectron, 1971; 31 (6) : 541～ 564
1 引 言
近年来随着我国通讯事业的飞速发展, 电 话已进入千家万户, 预防雷电事故, 保护电气 电子系统及关键器件免遭瞬时浪涌电压、 电流 及其它电气噪声引起的损失, 有一个可靠稳定 的保护系统是必不可少的。 以往用于电话保护 的抗电涌器件多为气体放电管、 碳精放电管和 陶瓷放电管。目前国内应用的多为陶瓷放电管, 而陶瓷放电管自身存在如下缺点: (1) 阴极慢 性 漏气; (2) 寿命短, 平均寿命只有 2 年; (3) 电流容量小等迫切需要替代产品。 随着半 导体工艺技术的发展, 1989 年 SGS2THOM 2 SON 公司首先推出了半导体抗电涌器件, 以其 起动快、寿命长、参数一致性好、通态压降低、 对称性好的独特优点为世人所注视, 是理想的 换代产品。
半导体放电管维持电流的研究
詹 娟
东南大学电子工程系 (南京 210096)
摘要 对提高半导体放电管的维持电流 (IH ) 进行了研究, 实验结果表明: 应用一般 晶闸管维持电流公式进行调整, 不易得到大的维持电流, 必须在放电管结构上进行改进, 并进而给出了其维持电流 IH 的新表达式。
关键词 半导体放电管 维持电流
目前国内外正在大力研究、 发展此种放电 管, 以加快换代速度, 我国已从研究阶段逐步 进入生产和试用阶段。
2 理论
半导体放电管实际上是一种无栅双向晶闸 管, 其特性与结构示于图 1, 当外来电压超过某 一数值时, 放电管就快速导通, 使浪涌电流通 过放电管而不进入被保护系统, 从而起了保护 作用。
当放电管用来保护电话系统时, 不但要能 对雷电干扰及瞬时高压起保护外, 而且要求在 有干扰情况下电话仍然畅通无阻, 这样放电管 需有大于或等于 150mA 的维持电流。