RU2256257C1 - Ограничитель напряжения с увеличенной мощностью - Google Patents
Ограничитель напряжения с увеличенной мощностью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2256257C1 RU2256257C1 RU2004126997/28A RU2004126997A RU2256257C1 RU 2256257 C1 RU2256257 C1 RU 2256257C1 RU 2004126997/28 A RU2004126997/28 A RU 2004126997/28A RU 2004126997 A RU2004126997 A RU 2004126997A RU 2256257 C1 RU2256257 C1 RU 2256257C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- crystal
- junction
- thermal conductivity
- voltage limiter
- Prior art date
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 44
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/866—Zener diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/92—Capacitors having potential barriers
- H01L29/93—Variable capacitance diodes, e.g. varactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Sealing Material Composition (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к области полупроводниковых ограничителей напряжения, диодов Зеннера, варакторов и других полупроводниковых приборов и может быть использовано при защите электронных устройств от перенапряжений, а также при конструировании названных приборов. Техническим результатом изобретения является увеличение мощности и эксплуатационной надежности ограничителя напряжения в корпусе для поверхностного монтажа при сохранении толщины прибора. Ограничитель напряжения содержит размещенные в изолирующем плоском корпусе полупроводниковый кристалл кремния с одним или двумя P-N-переходами, соединенный с положительным и отрицательным выводами через металлические прокладки, являющиеся тепловыми компенсаторами. Глубина залегания P-N-перехода от поверхности кристалла составляет менее 50 мкм, что позволяет мгновенно передавать тепло, возникающее после воздействия импульса мощности, на теплоемкие компенсаторы. Теплопроводность и теплоемкость каждой металлической прокладки больше не менее чем в два раза соответственно теплопроводности и теплоемкости кристалла. При этом толщины металлических прокладок и выводов выбраны из условия обеспечения определенного соотношения между количеством тепла, которое может быть передано теплопроводностью одним выводом к радиатору и количеством тепла выделяемого на одном P-N-переходе при воздействии импульса мощности. 1 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к области полупроводниковых ограничителей напряжения, диодов Зеннера, варакторов и других полупроводниковых приборов и может быть использовано при защите электронных устройств от перенапряжений, а также при конструировании и технологии создания названных приборов.
Известны кремниевые ограничители напряжения, у которых имеются кристалл с P-N-переходом (P-N-переходами) и контактами, оформленные в пластмассовый корпус, поглощаемая мощность и напряжение пробоя которых определяются рабочей площадью кристалла полупроводника и его удельного сопротивления, конструкцией кристалла с диффузионными слоями и толщиной базовой области [1].
Однако при использовании ограничителей напряжения существуют ограничения, по которым величины рассеиваемой (поглощаемой) мощности должны быть соизмеримы с конструкцией и размерами прибора, т.е. прибор может быть исполнен с недостаточной надежностью.
Ближайшим аналогом могут быть кремниевые ограничители напряжения фирмы Thomson - SMCG [2] для поверхностного монтажа, в котором кристалл напрямую спаивается с медными выводами и отвод тепла осуществляется через эти выводы на общий теплоотвод (радиатор). Данные приборы оформлены в плоский стандартный корпус DO-214AB и рассчитаны на максимальную мощность до 1,5 кВт.
В то же время, при воздействии мощных импульсов на кристалл полупроводника выделяется большое количество тепла с резким увеличением температуры на P-N-переходе (P-N-переходах). Это может привести к перегреву и выходу его из строя.
Техническим результатом изобретения является увеличение мощности и эксплуатационной надежности ограничителя напряжения в корпусе для поверхностного монтажа типа DO-214AB, при сохранении толщины прибора.
Технический результат достигается тем, что в ограничителе напряжения с увеличенной мощностью, содержащем в плоском корпусе для поверхностного монтажа полупроводниковый кристалл кремния с одним или двумя P-N-переходами, соединенный с положительным и отрицательным выводами через металлические прокладки, являющиеся тепловыми компенсаторами, P-N переход(ы) расположен(ы) на расстоянии менее чем 50 мкм от близлежащей границы прокладка-плоскость поверхности кристалла, теплоемкость и теплопроводность каждой металлической прокладки больше не менее чем в два раза соответственно теплоемкости и теплопроводности кристалла, при этом толщины металлических прокладок и выводов выбраны из условия обеспечения следующего соотношения между количеством тепла, которое может быть передано теплопроводностью одним выводом к радиатору и количеством тепла, выделяемого на одном P-N-переходе при воздействии импульса мощности:
n· QP-N≤ 0,48Qвывод· tθ , где
QP-N=Cpsi· Gsi(TP-N-T), кал;
n - число P-N-переходов в кристалле ограничителя напряжения, равное 1 или 2;
Qвывод - количество тепла, которое может быть передано теплопроводностью одним выводом к радиатору, Вт;
QP-N - количество тепла выделяемого на одном P-N-переходе при воздействии импульса мощности, кал;
tθ - время выключенного состояния прибора (время скважности), сек;
λ - коэффициент теплопроводности материала выводов, ккал/м· час· ° С;
Т - температура кристалла после истечения времени выключенного состояния прибора, ° С;
TP-N - максимальная температура Р-N-перехода(ов), ° С;
Т1’ и Т2’ - температура на одном и другом концах выводов, ° С;
S - площадь поперечного сечения выводов, м2;
Cpsi - удельная теплоемкость кристалла кремния (Срsi=0,17 кал/г· град);
Gsi - масса кристалла кремния, г;
δ - длина пути теплового потока от теплового компенсатора до радиатора, м.
Технический результат, полученный при реализации данного изобретения, заключается в увеличении мощности прибора по крайней мере в два раза, путем введения теплоемких компенсаторов (прокладок), теплоемкость и теплопроводность которых по крайней мере в два раза выше теплопроводности и теплоемкости кристалла, и глубина залегания P-N-перехода (P-N-переходов) менее 50 мкм от поверхности кристалла, т.е. от близлежащей границы прокладка-плоскость поверхности кристалла. Например, в аналогичном изделии фирмы Thomson, максимальная импульсная мощность 1,5 кВт. Нами в этом же корпусе DO-214AB достигнута мощность более 3 кВт (tu=10-3 секунд, где tu - длительность импульса).
Суть изобретения заключается в том, что ограничитель напряжения с увеличенной мощностью содержит в корпусе для поверхностного монтажа, например DO-214AB, полупроводниковый кристалл с одним или двумя P-N-переходами, расположенными менее чем на глубине 50 мкм от пограничной с прокладкой плоскости поверхности кристалла. Кристалл соединен с выводами через металлические прокладки, являющиеся тепловыми компенсаторами, при этом теплоемкость и теплопроводность каждой металлической прокладки больше не менее чем в два раза соответственно теплоемкости и теплопроводности кристалла. Экспериментально установленное необходимое превышение теплоемкости и теплопроводности прокладок по отношению к теплоемкости и теплопроводности кристалла, а также глубина залегания P-N перехода (переходов) и толщины прокладок и выводов, приняты по условию увеличения эксплуатационной надежности прибора, что обеспечивает устойчивость приборов к случайным разовым воздействиям более мощных однократных импульсов, или более длительных, или значительно превосходящих по допустимым значениям импульсных напряжений или тока. Тепло, при воздействии кратковременного импульса мощности, передается на теплоемкие прокладки (компенсаторы), аккумулируясь в них, предохраняя кристалл от перегрева и сбрасывая достаточно быстро тепло через выводы на радиатор за время выключенного состояния импульса мощности, т.е. за время скважности (tθ ). Тепло разогретого импульсом мощности P-N-перехода будет перераспределяться пропорционально теплоемкостям кристалла и контактирующей близко к P-N-переходу прокладки в соотношении их теплоемкостей, т.е. температура P-N-перехода снизится близко до температуры прокладки, в которую перераспределилось тепло пропорционально его теплоемкости. Исходя из требований к величине напряжения лавинного пробоя прибора, выбранного исходного удельного сопротивления кремния и необходимого значения градиента концентрации примеси у P-N-перехода, толщина кремния от P-N-перехода до теплоемкой прокладки составила менее 50 мкм. Расчетами и экспериментально показано, что время отвода тепла от P-N-перехода, а также время релаксации тепла от арматуры, собранной через выводы, вполне удовлетворительны для работы представленной конструкции изделия, при общей толщине кристалла до 200 мкм и глубине залегания P-N-перехода до 50 мкм.
Были проведены сравнительные испытания приборов с применением заявленного изобретения и приборов фирмы Thomson [2]. В результате применения данного изобретения была намного увеличена эксплуатационная надежность приборов, вследствие практически мгновенной передачи тепла от избыточно разогретого P-N-перехода при включении импульсной мощности, превышающей допустимое значение (возможно случайного), на теплоемкую прокладку, и далее на радиатор. При увеличении допустимой мощности импульсов также увеличивается эксплуатационная надежность, поскольку резко уменьшается вероятность многократного лавинного пробоя в локальном месте, переходящего в плазму и, в дальнейшем, к тепловому пробою. Создан прибор с улучшенными эксплуатационными характеристиками и повышенной надежностью.
На чертеже представлена конструкция ограничителя напряжения с увеличенной мощностью в корпусе для поверхностного монтажа.
Конструкция прибора представляет собой кремниевый кристалл 1 с двумя встречными P-N-переходами 2 площадью Ssi=0,25 cм2 между прокладками (компенсаторами) 3, каждая площадью Sкомпен=0,33 см2, толщиной hпрокл=200 мкм из материала КМК (ковар - 10 мкм, медь - 180 мкм, ковар - 10 мкм). Пайка выводов 4 и 5 произведена припоем ПСР - 2,5, толщиной 3-5 мкм. Использованы выводы из меди лента ДПРНТ 0,25× 35 НД M1. Прибор размещен в пластмассовом корпусе 6. Напряжение лавинного пробоя прибора равно: Ubr=39 В, максимальное напряжение ограничителя Uoгр.мах≤ 51,4 В.
Толщины металлических прокладок и выводов выбраны такими, чтобы обеспечить условие, когда количество тепла, выделившееся на P-N-переходе (переходах) за время действия импульса мощности, меньше или равно количеству тепла, отводимого через выводы за время выключенного состояния прибора.
В качестве примера представим расчет устойчивости предложенной конструкции ограничителей напряжения для поверхностного монтажа с увеличенной допустимой импульсной мощностью.
За основу расчетов конструкции приборов принято утверждение, что температура в приборе после воздействия импульса мощности перераспределяется пропорционально теплоемкости кристалла с P-N-переходом и теплоемким компенсатором (или выводам).
а) Теплоемкость кремниевого кристалла - CVsi;
CVsi=CpsiGSi, где GSi - масса кристалла кремния, г;
Cpsi - удельная теплоемкость кремния, CPsi=0,19 кал/г· град,
GSi=VSi PSi, GSi=SSi hSi Psi=12,7· 10-2· 0,025· 2,34=7,43· 10-3 (г), где SSi=12,7· 10-2 см2 - площадь кристалла кремния, hsi=0,025 cм - толщина кристалла кремния,
Psi=2,34 г/см3 - удельная масса кремния
CVsi=0,19· 7,43· 10-3=1,4· 10-3 (кал/град).
б) Теплоемкость прокладки (компенсатора) СVкомпен
СVкомпен.=CPCu GCu=Sкомпен. hкомпен. PCu СPСu=0,17· 0,02· 8,9· 0,1≈ 3· 10-3 (кал/град), где Sкомпен=0,17 мм2 - площадь компенсатора,
hкомпен=0,02 см - толщина компенсатора,
РCu=8,9 г/см2 - удельная масса меди,
СРСu=0,1 кaл/г - удельная теплоемкость меди
в) Теплоемкость части вывода из меди, находящаяся непосредственно под кристаллом (служащая “накопителем” тепла) Сvсuвывод
CVCu вывод.=hвывод. bвывод Iвывод PCu CPCu, где
h вывод=0,02 см - толщина вывода
b вывод=0,35 см - ширина вывода
I вывод=0,45 см - длина вывода
CVcu вывод.=0,45· 0,35· 0,02· 8,9· 0,1=2,8· 10-3 кал/град.
г) Суммарная теплоемкость компенсатора и прокладки составит:
∑ CVCu=3· 10-3+2,8· 10-3=5,8· 10-3 кал/град;
Т.е. теплоемкость компенсатора плюс части вывода, прилегающего к прокладке, больше теплоемкости кристалла в n=5,8/1,4≈ 4 (раза).
Температура, до которой нагревается P-N-переход за время включения импульса мощности (Р=3 кВт, tи=1+1=2 мс - у симметричных приборов) определиться из зависимости:
А - коэффициент, зависящий от теплофизических параметров материала (Si);
А=1,9 см3 град/Вт· сек;
ТP-N=1,9· 3000· 4,45· 10-2· 0,5=127 (град) - для формы волны - спадающая экспонента;
и ТP-N=1,9· 3000· 4,45· 10-2=254 (град) - для прямоугольных импульсов;
Температура на P-N-переходе снизится за время скважности (выключенного состояния) до Т≈ 127:3=42(° С).
Распределение температур у P-N-перехода и металлической прокладки выбрано 1:3 из-за переходной области между кристаллом и теплоемкой прокладкой (место пайки).
При отсутствии теплоемкого компенсатора теплоемкость части вывода в 2 раза превышает теплоемкость кристалла; снижение температуры с T1=127 (град) до T2=62-65 (град), что недопустимо; происходит накопление тепла.
В случае же поступления прямоугольных, синусоидальных или иных, близких к ним по форме импульсов перегрев очевиден.
Процесс установления теплового равновесия (охлаждения) кристалла (P-N-перехода) при скачкообразном изменении мощности, выделяющейся на P-N-переходе в виде тепла, после прекращения подачи импульса, определяется зависимостью:
t - время релаксации тепла от P-N-перехода в тепловой компенсатор (прокладку);
τ т - тепловая постоянная кристалла, характеризующая тепловую релаксацию между P-N-переходом и теплоотводом (прокладкой).
L - расстояние от P-N-перехода до теплоотвода, определяется глубиной залегания P-N-перехода, т.е. на глубине от пограничной с прокладкой плоскости:
а - коэффициент температуропроводности кремния (см2/град)
λ Si - коэффициент теплопроводности кремния,
λ Si=0,28 кал/см· сек· град;
а=0,28/2,34· 0,19=0,64 (см2/град).
Определим t при L1=50 мкм, L2=70 мкм и L3=100 мкм.
t(50)=17· 10-6 (сек);
t(70)=22· 10-6 (сек);
t(100)=70,6· 10-6 (сек).
В то же время, фронт нарастания импульса мощности tфронта, который дается во всех справочниках вместе с временем длительности импульса, например 10/1000, что говорит о длительности фронта нарастания, равной 10 мкс, и 1000 мкс длительности самого импульса. Условием работоспособности прибора выбрано условие, при котором длительность (время) передачи тепла tтеплоотвод от разогретого P-N-перехода до теплоемкого компенсатора не должно превышать двойного фронта нарастания импульса мощности, т.е. tтеплоотвод.≤ 2tфронта имп., в данном случае этому условию соответствует конструкция прибора с глубиной залегания P-N-перехода менее 50 мкм.
Условие надежной работы приборов с глубиной залегания P-N-перехода менее 50 мкм или tтеплоотвод.≤ 2tфронта имп. подтверждено статистикой экспериментов.
Работоспособность изобретения подтверждена сравнительными испытаниями с использованием данного технического решений по данному изобретению (Таблица 7) и без использования технического решения (Таблица 2).
| Таблица 1 Приборы, использующие техническое решение |
||||
| Мощность, кВт tи=1 мс tθ =10 сек nимп=20 | 1,8 | 3 | 4 | 5 |
| Нормы при | Ioгp, A=35 | Ioгp, A=59 | Ioгp,A=77 | Ioгp,A=97 |
| Uoгp.мах≤ 51,4 | Uoгp.мax ≤ 51,4 | Uoгp.мax ≤ 51,4 | Uoгp.мax ≤ 51,4 | |
| 1 | 40,7 | 42,4 | 48,4 | 51,6 |
| 2 | 39,4 | 41,8 | 49,6 | 50,4 |
| 3 | 38,8 | 41,8 | 48,4 | 52,2 |
| 4 | 41 | 43,0 | 49,3 | 52,3 |
| 5 | 42,4 | 43,4 | 47,4 | 49,8 |
| 6 | 39,7 | 42,4 | 45,3 | 48,9 |
| 7 | 41,6 | 44,0 | 50,2 | 50,1 |
| 8 | 41,4 | 43,6 | 47,6 | 48,9 |
| 9 | 38,3 | 41,8 | 46,8 | 49,4 |
| 10 | 43,4 | 43,8 | 51,4 | 48,8 |
| Таблица 2 Приборы, не использующие техническое решение |
|||
| Мощность, кВт, tи=1 мc tθ =10 сек nимп=20 |
1,5 | 1,8 | 2,5 |
| Нормы при | Ioгp, A=30 | Ioгp, A=35 | Ioгp, A=48 |
| Uoгp.мax≤ 51,4 | Uoгp.мax≤ 51,4 | Uoгp.мax≤ 51,4 | |
| 1 | 46,4 | 51,2 | 51,2 |
| 2 | 47,2 | 51,0 | 56,4 |
| 3 | 47,3 | 52,0 | 51,0 |
| 4 | 48,2 | 49,9 | 50,8 |
| 5 | 47,1 | 50,2 | 55,1 |
| 6 | 46,6 | 51,8 | 53,9 |
| 7 | 47,0 | 49,9 | 52,9 |
| 8 | 47,6 | 51,6 | 51,0 |
| 9 | 48,5 | 50,0 | 54,8 |
| 10 | 48,4 | 49,8 | 55,0 |
Где:
tи - длительность импульса,
tθ - скважность,
nимп. - количество импульсов, после которых осуществляются измерения.
Таким образом, таблицы 1 и 2 показывают, что ограничители напряжения, в которых отсутствуют металлические прокладки - компенсаторы отказывают при подаче импульсной мощности более 1,8 кВт. В то же время, приборы имеющие в конструкции тепловые прокладки - компенсаторы, устойчивы к воздействию импульсной мощности значительно больше 3 кВт, поэтому с хорошим запасом установлена для них допустимая импульсная мощность Р=3 кВт, tимп=1 мс, при условии, что глубина залегания P-N-перехода расположена менее чем на 50 мкм от поверхности кристалла.
Температура кристалла у P-N-перехода снизится до Т≈ 45° С за время релаксации тепла от P-N-перехода до прокладки. Таким образом, будет выполнено условие работоспособности ограничителя напряжения с увеличенной мощностью.
Использование предложенного ограничителя позволит потребителю для поверхностного монтажа использовать одну плату вместо двух.
В настоящее время закончены ведомственные испытания, и приборы вводятся в технические условия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Б.В.Кондратьев, Б.В.Попов. Ограничители для защиты радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжений. “Зарубежная электронная техника”, 1983 г., в. 2, М., ЦНИИ “Электроника”, с.87.
2. PRODUCT CATALOG – 12ТН EDITION, General Instrument, Power Semiconductor Division, 1997.
Claims (1)
- Ограничитель напряжения с увеличенной мощностью, содержащий в плоском корпусе для поверхностного монтажа полупроводниковый кристалл кремния с одним или двумя P-N-переходами, соединенный с положительным и отрицательным выводами через металлические прокладки, являющиеся тепловыми компенсаторами, при этом P-N переход(ы) расположен(ы) на расстоянии менее чем 50 мкм от близлежащей границы прокладка-плоскость поверхности кристалла, теплоемкость и теплопроводность каждой металлической прокладки больше не менее чем в два раза соответственно теплоемкости и теплопроводности кристалла, при этом толщины металлических прокладок и выводов выбраны из условия обеспечения следующего соотношения между количеством тепла, которое может быть передано теплопроводностью одним выводом к радиатору, и количеством тепла, выделяемого на одном P-N-переходе при воздействии импульса мощности:n· QP-N≤ 0,48Qвывод· tθ ,где
QP-N=Cpsi· Gsi(TP-N-T) кал;n - число P-N-переходов в кристалле ограничителя напряжения, равное 1 или 2;Qвывод - количество тепла, которое может быть передано теплопроводностью одним выводом к радиатору, Вт;QP-N - количество тепла выделяемого на одном P-N-переходе при воздействии импульса мощности, кал;tθ - время выключенного состояния прибора (время скважности), с;λ - коэффициент теплопроводности материала выводов, ккал/м· ч· ° С;Т - температура кристалла после истечения времени выключенного состояния прибора, ° С;TP-N - максимальная температура P-N-пepexoдa(oв), ° C;T1’ и T2’ - температура на одном и другом концах выводов, ° С;S - площадь поперечного сечения выводов, м2;- удельная теплоемкость кристалла кремния
Gsi - масса кристалла кремния, г;δ - длина пути теплового потока от теплового компенсатора до радиатора, м.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126997/28A RU2256257C1 (ru) | 2004-09-09 | 2004-09-09 | Ограничитель напряжения с увеличенной мощностью |
| PCT/RU2005/000163 WO2006031144A1 (fr) | 2004-09-09 | 2005-04-04 | Limiteur de tension a puissance amelioree |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126997/28A RU2256257C1 (ru) | 2004-09-09 | 2004-09-09 | Ограничитель напряжения с увеличенной мощностью |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2256257C1 true RU2256257C1 (ru) | 2005-07-10 |
Family
ID=35838496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004126997/28A RU2256257C1 (ru) | 2004-09-09 | 2004-09-09 | Ограничитель напряжения с увеличенной мощностью |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2256257C1 (ru) |
| WO (1) | WO2006031144A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2651624C1 (ru) * | 2017-04-03 | 2018-04-23 | Акционерное Общество "Новосибирский Завод Полупроводниковых Приборов С Окб" (Ао "Нзпп С Окб") | Способ изготовления ограничителей напряжения |
| RU179358U1 (ru) * | 2017-12-06 | 2018-05-11 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Ограничитель напряжения для поверхностного монтажа на плату |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3930697A1 (de) * | 1989-09-14 | 1991-03-28 | Bosch Gmbh Robert | Steuerbare temperaturkompensierte spannungsbegrenzungseinrichtung |
| JP2973995B2 (ja) * | 1998-02-03 | 1999-11-08 | 富士電機株式会社 | 高圧シリコンダイオード |
| RU2213392C1 (ru) * | 2002-04-01 | 2003-09-27 | ОАО "Электровыпрямитель" | Высоковольтный полупроводниковый симметричный ограничитель напряжения |
-
2004
- 2004-09-09 RU RU2004126997/28A patent/RU2256257C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-04-04 WO PCT/RU2005/000163 patent/WO2006031144A1/ru active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PRODUCT CATALOG - 12 th EDITION, General Instrument Power Semiconductor Division, 1997. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2651624C1 (ru) * | 2017-04-03 | 2018-04-23 | Акционерное Общество "Новосибирский Завод Полупроводниковых Приборов С Окб" (Ао "Нзпп С Окб") | Способ изготовления ограничителей напряжения |
| RU179358U1 (ru) * | 2017-12-06 | 2018-05-11 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Ограничитель напряжения для поверхностного монтажа на плату |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2006031144A1 (fr) | 2006-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4839310B2 (ja) | 太陽電池パネル用端子ボックス | |
| US9696736B2 (en) | Two-terminal current limiter and apparatus thereof | |
| JP4004534B2 (ja) | 太陽電池用リード端子付ダイオード | |
| US9019674B2 (en) | Input power port protection component | |
| US9112346B2 (en) | Input power protection | |
| US9338926B2 (en) | Cooling structure for electronic circuit component and inverter apparatus using the same | |
| US20070159745A1 (en) | Circuit Element and Method for Protecting a Load Circuit | |
| EP2779346B1 (en) | Methods and apparatus including a current limiter | |
| US20180174951A1 (en) | Semiconductor device and method with clip arrangement in ic package | |
| US20120170163A1 (en) | Barrier diode for input power protection | |
| US20090015978A1 (en) | Non-inductive silicon transient voltage suppressor | |
| KR101222926B1 (ko) | 바리스터 모듈 | |
| TWI782953B (zh) | 混合過電壓保護裝置及部件 | |
| RU2256257C1 (ru) | Ограничитель напряжения с увеличенной мощностью | |
| US11545827B2 (en) | Surge protection apparatus having embedded fuse | |
| KR102476452B1 (ko) | 사이리스터 및 열 스위치 디바이스 및 그 조립 기술 | |
| RU2245592C1 (ru) | Ограничитель напряжения с увеличенной мощностью | |
| RU179358U1 (ru) | Ограничитель напряжения для поверхностного монтажа на плату | |
| JPH02170582A (ja) | 熱電変換モジュール | |
| Obreja et al. | Experimental investigation on the leakage reverse current component flowing at the semiconductor PN junction periphery | |
| RU154920U1 (ru) | Многокристальный регулятор напряжения | |
| TWI667755B (zh) | 功率元件封裝結構 | |
| KR100713341B1 (ko) | 정전압 유지 및 과전류 차단 기능을 구비한 회로보호장치 | |
| Golden | Ratings and applications of power thyristors for resistance welding | |
| JP2004207618A (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060910 |