固體放電管雷擊應用優勢

作者：Littelfuse客戶經理Rambo Liu

本篇文章重點分析對于固體放電管的雷擊應用展開講解。

固體放電管結構：

固體放電管Sidactor具有可控硅的特性，通過高dv/dt觸發工作，省去了驅動引腳，非常適用于浪涌與雷擊防護，與氣體放電管一樣屬于撬棒型保護，撬棒型的電氣特點可以見如下圖，正常工作狀態下是關斷的，此時漏電流較小，在浪涌電壓超過擊穿電壓VBO時，電路導通進入低鉗位狀態。與之對應的壓敏電阻與TVS屬于鉗位型器件，撬棒型器件具有通流量大的優點，鉗位型具有穩定電壓的優點，從原理上看，元器件實際能承受的能耗功率是有限的，撬棒型具有低保護電壓，因此可以流過更大的浪涌電流，但是對于電流電壓不過零的線路，撬棒型就沒辦法自然關斷，因此就有了撬棒型與鉗位型器件的搭配使用情況。

固體放電管電氣特性：

以Pxxx0S3N系列DO-214AB封裝為例，P3800S3NLRP工作電壓Vdrm為350V，此時漏電流Idrm為5uA，擊穿電壓Vs在dv/dt 100V/us時對應為430V，Is為擊穿時的漏電流，超過擊穿電壓后隨著工作電流的上升，導通壓降也會增加，其中Ih為最小的保持電流，當工作電流低于Ih時，固體放電管恢復關斷狀態，

規格書同樣給出了不同浪涌波形下的浪涌通流能力，如下可以看到P3800S3NLRP在8/20us波形時可以承受3000A電流，在正弦波50/60Hz時可以承受250A電流。

浪涌實例分享：

單相電源輸入端，220Vac輸入，最大264Vac，通過兩個方案對比：

1. 純壓敏方案，考慮到壓敏電阻具有浪涌衰減特性，選用MOV選型一般按輸入電壓的1.4~2倍，這里選用385Vac產品，料號為V14H385AUTO。

2. 壓敏+固體放電管方案，壓敏選用250Vac工作電壓，固體放電管350Vdc，V14H250AUTO + P3800S3NLRP。

如下為鉗位電壓與浪涌電壓曲線，從中可以看出壓敏電阻與固體放電管的組合可以使得鉗位電壓下降300-400V，從保護效果來看，對于后級半導體器件具有很大的幫助，尤其是工作電壓在臨界的狀態。

如下為施加固定電壓對比漏電流大小，以及施加1mA漏電流時對應的擊穿電壓，可以看出固體放電管與壓敏電阻的組合能夠有效減小系統漏電流，有助于延緩壓敏電阻的老化衰減。

實測對比波形，可以看出對于6kV浪涌測試，后級電路半導體IGBT或者MOSFET通常為1200V，此時可以通過固體放電管與壓敏電阻的組合有效規避超過半導體耐壓而出現的失效情況。當然，施加工作中由于線路中具有共模與差模電感，還有母線電容的吸收，真正達到功率半導體的電壓會有所下降，具體可以通過實測來驗證。

本次實例分享可以看出壓敏電阻與固體放電管的組合方式對于線路的鉗位有顯著效果，同時可以在減小壓敏漏電流的同時提高其使用壽命，對于高可靠性以及半導體耐壓比較極限的應用是一個很好的解決方案。

如上為已經發布的產品系列，具體規格可以訪問網頁下載。

審核編輯：湯梓紅