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- 2009.09.25 회로 보호 소자, THYRISTOR
- 2009.09.25 회로 보호 소자, TVS DIODE
- 2009.09.25 회로 보호 소자, VARISTOR
가. THYRISTOR는 몇 가지 반도체들의 총칭이다.
나. 가장 일반적인 THYRISTOR군은 SCR(Silicon Controlled Rectifier), TRIAC, DIAC이 있다.
2. SCR
가. SCR의 BLOCK DIAGRAM
- 약한 전류는 두 개의 transistor를 off 상태로 유지 시킨다.
- NPN transistor의 gate에 펄스가 인가되면 NPN transistor와 PNP transistor가 도통하게된다.
- 한 번 도통하게 되면 gate를 off하지 않는한 anode-to-cathode의 전류가 소진되기 까진
계속 on 상태로 남아있게 된다.
다. V-I Characteristics of SCR
3. TRIAC
가. TRIAC의 BLOCK DIAGRAM
- 주요 기능은 AC 회로에서 양단의 전압을 제어하는 것이다.
- TRIAC의 구조는 SCR을 반대방향으로 두개를 연결한 형상을 가지고있다.
- TRIAC은 SCR의 on 상태가 양 방향으로 동작하는 것이다.
(아래의 V-I 곡선 참조)
다. V-I Characteristics of TRIAC
4. DIAC
가. DIAC의 BLOCK DIAGRAM 과 특성
- DIAC의 구조는 npn transistor와 유사하다.
- Transistor와 유사한 양방향의 DIAC은 Voltage Breakover 지점까지 high impedance를
유지하는 특성이 있다.
- DIAC의 특성은 R-C로 이루어진 AC회로에서 양방향 오실레이터로서 사용되기도 한다.
나. V-I Characteristics of Bilateral Trigger DIAC
[참고]
Fundamental Characteristics of Thyristors (AN1001)
- Teccor Electronics, Inc -
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가. Transient Voltage Suppression DIODE
나. 공정 기술의 발전 -> 산화물층이 얇아짐 -> ESD에 의한 손상 발생 -> 보호소자 필요
2. TVS DIODE의 특성
가. 빠른 응답시간
나. 낮은 클램핑 전압
다. 낮은 누설전류와 커패시턴스 -> 고속 경로들의 보호에 적합
라. 과도 전압 발생 -> TVS DIODE의 avalanche 동작 발생 -> TVS DIODE의 낮은 임피던스로
과도 전압이 우회됨 -> 과도전압 이벤트 종료 후 TVS DIODE는 자동으로 고 임피던스로 복귀됨
마. 한계치 내에서 동작하는 한 TVS DIODE의 품질이 떨어지거나 마모되지않는 장점
3. Parameter
가. Vwm
- TVS DIODE가 정상적인 동작시에 견디는 전압
- 회로의 동작 전압보다 높아야 한다.
나. Vc
- TVS DIODE의 클램핑 전압.
다. Pppm
- 최고 차단 전압과 전류의 곱
- 포터블의 경우 500 watt가 적당
4. 다른 소자와의 특징 비교
가. TVS DIODE vs ZENER DIODE
- TVS DIODE는 ZENER DIODE에 비해 큰 p-n 접합 영역을 가지고 있다 ->전압 서지에
보다 강한 저항력과 낮은 클램핑 비율
나. TVS DIODE vs 세라믹 콘덴서
- 5KV의 서지가 인가될 경우 10%의 세라믹 콘덴서들은 손상을 입기 시작한다.
- 10KV의 서지가 인가될 경우 60%의 세라믹 콘덴서들은 손상을 입는다.
- TVS DIODE는 15KV의 서지를 처리할 수 있으므로 포터블의 8KV 저항력에 대한 표준인
IEC61000-4-2를 만족한다.
다. TVS DIODE vs MLV(Multilayer Varistor)
- MLV는 전압에 민감하지 않는 부분에 적합한 반면 TVS DIODE는 낮은 클램핑 전압과
커패시턴스에 의해 고주파 포트들에 매우 유효하다.
5. PCB Layout 시 고려 사항
가. 보호된 경로와 보호되지 않은 경로를 병렬로 이루지 않는다.
나. 경로들이 회로의 다른 부분으로 들어가기 전에 보호 소자에 연결시킨다.
[참고]
TVS 다이오드 이용한 포터블 장치의 ESD 보호기술
-전자엔지니어-
TVS DIODE
- AUK -
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가. Variable Resistor with variance of Voltage
나. 정격 전압내에선 500MΩ 이상의 절연 저항이 유지되나 순간 과전압이 발생시 수 mΩ
이하의 도체로 저항값이 급격히 감소하는 소자
2. 특징 및 설명
가. 원료 : ZnO + Bi2O3계, ZnO + Pr6O11계
나. 전극 : Pd, Ag-Pd, Ag
다. 신호선과 접지를 연결해 놓으면 정격 전압내에선 부도체와 같이 주변회로에 영향을
주지 않다가 과전압 발생시 낮은 임피던스로인해 전류가 varistor를 통하여 접지로
빠져 나가도록 함으로써 회로를 보호하게 된다.
라. Varistor의 열화가 발생되면 -> ESD의 흡수 능력은 보유 -> 그러나 누설전류 급증 ->
전력 손실 -> 주변회로 파손
3. Parameter
가. Working Voltage
- Varistor의 파괴 없이 항상 사용가능한 전압 (정격 전압)
나. Breakdown Voltage
- 외부 전압에 대해 varistor가 절연체에서 도체로 동작하는 시작점
다. Capacitance
- 1MHz나 1KHz, 0.5~1Vrms에서 측정되는 정전 용량
- 주파수 필터 역할이 발생할 수 있으므로 데이터 라인에 적용시 고려해야 하는 부분임
라. Clamping Voltage
- 8us / 20us 의 전류인가시 varistor에 의해 제한되는 전압
- Varistor의 제한전압은 회로의 내전압보다 낮아야 함.
마. Surge Peak Current
- 8us / 20us의 써지 전류에 대해 Varistor가 파괴되지 않고 견딜수 있는 최대 전류 값
바. ESD
- 회로를 보호하기 위해선 ESD의 최대 Peak가 발생하기 전에 이를 흡수하여 접지로 배출해야 함.
- 0.7~1.0ns내에 최대 Peak를 발생시켜 측정하며 이는 실제 써지 전류파형과 비교시
약 1000배 빠른 정도임.
- Varistor에 있어서 ESD 흡수 능력은 원료에서 큰 특성 차이가 있음
(ZnO-Pr6O11계가 반복 흡수능력이 좋은 편)
[참고]
CHIP VARISTOR 기술자료
- 조인셋(주) -
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