[发明专利]阻断型浪涌保护器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及半导体浪涌保护器件的领 域，为一种阻断型浪涌保护器件。

背景技术

电源浪涌或瞬态过压定义为电子线路中出现显著超出设计值的 电压。它主要有雷击、电力线搭接、电力线感应、或者地弹。当浪 涌足够高，瞬态过压可以对计算机、电话等电子设备造成严重的损害。 它同样也会造成设备寿命减少。

瞬态电压浪涌抑制器限制了电力浪涌耦合到设备的能量，从而保 护电子设备不被损害。这类的产品包括，浪涌保护晶闸管、氧化物 压敏电阻和雪崩二极管。这两种类型的器件都是并联在被保护电路， 瞬态电流会从它们提供的并联通路流出。这类并联保护存在较多问 题，包括：(1)与具体的浪涌类型有关，需要选择繁多的型号匹配； (2)会限制系统带宽(容性负载限制它们只能用于低带宽的应用)；(3) 需要多个元件构成的复杂设计，导致高的失效率；(4)经常需要较大 的空间；(5)针对保护设计方案而言，单位成本高。

目前得益于不间断电源供应器(UPS)的引入，家用电脑、卫星 接收和其他家庭应用设备的已经拥有更为安全的保护。但是，计算 机和其他数据系统通过数据线与外部世界相连，这些数据线工作在非 常低的电压信号而且非常敏感。不幸的是，由于并联保护存在的较 多问题，目前的浪涌保护技术仍然不能给予这类系统足够的安全保 证。结果是，众多公司在生产率降低和损害设备的修复上付出了昂 贵的代价。

阻断型浪涌保护器件(Blocking Surge Protector)，以下简称 BSP，是一项颠覆性技术，它提供了一种全新的浪涌保护方法。与传 统的旁路瞬态保护器将能量从负载转移的工作原理不同，BSP与负载 串联，从而使它能够特定地保护单个负载。当它达到他的触发阈值后， 它会改变状态，然后使浪涌重定向经气体放电管等初级防护通路流 过，从而“阻断”进入被保护设备的瞬态浪涌。

阻断型浪涌保护器件(BSP)的全新的浪涌保护原理解决了传统 浪涌保护器件存在的问题：(1)能够适用多种浪涌类型，不存在繁杂 的选型；(2)串联应用，不影响系统带宽，可应用于高速数据系统的 保护；(3)应用设计简单，降低保护设计的失效率；(4)同时实现过 流过压防护，替代多个器件的功能，相应减小了空间占用；(5)针对 保护设计方案而言，单位成本降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于为被保护系统提供一种阻断型 浪涌保护器件(BSP)，该器件类似于可重置保险丝的可变电阻电路模 块，不仅可以实现保险丝阻断浪涌的作用，而且还可以重复阻断复位。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种阻断型浪涌 保护器件，包括第一耗尽型场效应晶体管、第二耗尽型场效应晶体管 以及第一电阻，所述浪涌保护器件的第一耗尽型场效应晶体管的源极 与第二耗尽型场效应晶体管的源极相连，构成串联结构，其中，所述 的第一耗尽型场效应晶体管的漏极与模块输入端相连，栅极与模块输 出端相连；第二耗尽型场效应晶体管的漏极与模块输出端相连，栅极 与第一电阻连接，第一电阻再与模块输入端相连。

其原理为：在正常工作情况下两个耗尽型场效应晶体管均导通， 整个电路模块表现为小电阻的“短路”状态，类似于熔丝正常工作下 的特性；当输入端进入正向浪涌，两个场效应晶体管的漏源电阻增大， 相互反馈形成夹断，最终输入端到输出端形成高阻状态，整个电路模 块表现为高阻的“阻断”状态，类似于熔丝的熔断状态，从而“阻断” 正向浪涌经过浪涌保护电路模块进入被保护系统。

在上述方案的基础上，作为本发明的一个改进，所述的浪涌保护 器件还包括第二电阻，第二电阻的两端分别与第二耗尽型场效应晶体 管的源极和漏极相连。第二电阻能够在所述两个耗尽型场效应晶体管 都关断后，为它们的源极提供稳定的电位，避免该节点在阻断型浪涌 保护器件(BSP)“阻断”状态下处于浮空，保证BSP的瞬态响应不受 该节点存储电荷的影响。

在上述方案的基础上，作为本发明的又一个改进，所述的浪涌保 护器件还包括反馈分压器，反馈分压器并联于第二耗尽型场效应晶体 管的漏极和源极之间，反馈分压器中间节点与第一耗尽型场效应晶体 管的栅极相连，第一耗尽型场效应晶体管的栅极经该反馈分压器与模 块输出端相连。利用所述反馈分压器减小了阻断型浪涌保护器件在 “短路”状态下的串联电阻，降低了正常工作情况下BSP对被保护系 统的信号电压及功耗的影响。