固体放电管雷击应用优势

固体放电管Sidactor具有可控硅的特性，通过高dv/dt触发工作，省去了驱动引脚，非常适用于浪涌与雷击防护，与气体放电管一样属于撬棒型保护，撬棒型的电气特点可以见如下图，正常工作状态下是关断的，此时漏电流较小，在浪涌电压超过击穿电压VBO时，电路导通进入低钳位状态。

本篇文章重点分析对于固体放电管的雷击应用展开讲解。

固体放电管结构：

固体放电管Sidactor具有可控硅的特性，通过高dv/dt触发工作，省去了驱动引脚，非常适用于浪涌与雷击防护，与气体放电管一样属于撬棒型保护，撬棒型的电气特点可以见如下图，正常工作状态下是关断的，此时漏电流较小，在浪涌电压超过击穿电压VBO时，电路导通进入低钳位状态。与之对应的压敏电阻与TVS属于钳位型器件，撬棒型器件具有通流量大的优点，钳位型具有稳定电压的优点，从原理上看，元器件实际能承受的能耗功率是有限的，撬棒型具有低保护电压，因此可以流过更大的浪涌电流，但是对于电流电压不过零的线路，撬棒型就没办法自然关断，因此就有了撬棒型与钳位型器件的搭配使用情况。

固体放电管电气特性：

以Pxxx0S3N系列DO-214AB封装为例，P3800S3NLRP工作电压Vdrm为350V，此时漏电流Idrm为5uA，击穿电压Vs在dv/dt 100V/us时对应为430V，Is为击穿时的漏电流，超过击穿电压后随着工作电流的上升，导通压降也会增加，其中Ih为最小的保持电流，当工作电流低于Ih时，固体放电管恢复关断状态，

规格书同样给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波形时可以承受3000A电流，在正弦波50/60Hz时可以承受250A电流。

浪涌实例分享：

单相电源输入端，220Vac输入，最大264Vac，通过两个方案对比：

1.     纯压敏方案，考虑到压敏电阻具有浪涌衰减特性，选用MOV选型一般按输入电压的1.4~2倍，这里选用385Vac产品，料号为V14H385AUTO。

2.     压敏+固体放电管方案，压敏选用250Vac工作电压，固体放电管350Vdc，V14H250AUTO + P3800S3NLRP。

如下为钳位电压与浪涌电压曲线，从中可以看出压敏电阻与固体放电管的组合可以使得钳位电压下降300-400V，从保护效果来看，对于后级半导体器件具有很大的帮助，尤其是工作电压在临界的状态。

如下为施加固定电压对比漏电流大小，以及施加1mA漏电流时对应的击穿电压，可以看出固体放电管与压敏电阻的组合能够有效减小系统漏电流，有助于延缓压敏电阻的老化衰减。

实测对比波形，可以看出对于6kV浪涌测试，后级电路半导体IGBT或者MOSFET通常为1200V，此时可以通过固体放电管与压敏电阻的组合有效规避超过半导体耐压而出现的失效情况。当然，施加工作中由于线路中具有共模与差模电感，还有母线电容的吸收，真正达到功率半导体的电压会有所下降，具体可以通过实测来验证。

本次实例分享可以看出压敏电阻与固体放电管的组合方式对于线路的钳位有显著效果，同时可以在减小压敏漏电流的同时提高其使用寿命，对于高可靠性以及半导体耐压比较极限的应用是一个很好的解决方案。

作者：Littelfuse客户经理Rambo Liu