[发明专利]一种双向对称高速过压防护器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体过压防护器件，该器件主要用来对程控交换机的语音处理芯片在遭受雷击、电压波动等过压冲击时实施有效地防护。

背景技术

随着电话通讯网络日益庞大复杂，有效防止雷击、电源电压波动以及电磁感应而引起的浪涌电压对通讯设备造成的破坏，一直是该领域技术人员需要解决的重要问题。我国于1998颁布了通信行业电信终端设备防雷击技术要求，抗浪涌保护器件经历了从气体放电管到半导体过压防护器件的跨越发展。

半导体过压防护器件速度快，重复性好，防护效果好，近些年来得到广泛应用，且品种不断增多，功能越来越完善。目前用于程控交换机的主流过压防护器件通常在同一芯片上形成有用于提供负向过压防护的晶闸管和用于提供正向过压防护的二极管，这种器件具有结构和制作工艺简单的优点，如图1所示。但是，由于二极管的泄流速度和泄流能力不及晶闸管，导致整个半导体过压防护器件正、负向过压的防护能力和防护速度以及防护效果不对称，不均衡，如图2所示。这制约了半导体过压防护器件整体性能和防护效果的提高。目前主流的半导体过压防护器件，譬如市场可得的型号为TisP61089B的过压防护器件，它的防护电压一般是2000V。

因此，如何克服现有技术的半导体过压防护器件中正、负向过压防护能力不均衡，并从整体上提高过压防护器件的防护能力和防护速度是本发明要解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种正、负向过压防护能力均衡、泄流速度快、双向对称的半导体过压防护器件。

为实现这一目标，本发明采取的技术方案是：鉴于目前主流半导体过压防护器件例如市场可得的型号为TisP61089B的过压防护器件存在的结构性缺陷，用晶闸管取代担负正向过压防护的二极管，从而形成一个由NPN晶体管及由其控制的NPNP晶闸管组合担负负向过压防护，另由一个PNP晶体管及由其控制的PNPN晶闸管组合担负正向过压防护，二者结合，形成一个正、负向过压防护均由晶体管配合晶闸管来实现的防护单元，这样就有效克服了二极管的泄流能力和泄流速度弱于晶闸管的缺陷，实现过压防护器件正、负向过压防护能力对称、均衡的目标，有效地提高器件的整体泄流能力和泄流速度，使得抗击穿电压例如其抗雷击电压能力可达到4500V，泄流速度可适应上升沿/下降沿为8/20微秒的快速波形。

通过合理配置NPN/NPNP组合和PNP/PNPN组合的各元件电学参数，可使得器件的防护能力双向对称。与已知的半导体过压防护器件相比，根据本发明的过压防护器件通过在正、负向过压防护电路中均采用晶体管和晶闸管组合构成过压防护单元，在器件结构、工作原理、器件性能及过压防护能力等方面，可实现包括正向和负向的双向对称，并使器件的整体防护能力及防护速度得到显著提高。

优选地，本发明防护器件包括两个相同的防护单元，每个防护单元由一个NPN晶体管/NPNP晶闸管组合和一个PNP晶体管/PNPN晶闸管组合构成，由此形成双路双向过压防护器件。

根据本发明，提供一种半导体过压保护器件，该器件包括，

NPN晶体管及由其控制的NPNP晶闸管，和

PNP晶体管及由其控制的PNPN晶闸管，

其中，

该NPN晶体管的基极作为该器件的负向过压参考电位端口，

该PNP晶体管的基极作为该器件的正向过压参考电位端口，

该NPNP晶闸管的阳极和PNPN晶闸管的阴极相连作为器件的接地端口，该NPNP晶闸管的阴极和该PNPN晶闸管的阳极相连作为器件的接入端口。

优选地，所述NPN晶体管的发射极和集电极分别与所述NPNP晶闸管的控制极和阳极连接，所述PNP晶体管的发射极和集电极分别与所述PNPN晶闸管的控制极和阴极连接。

根据本发明的另一方面，提供一种半导体过压保护器件，该器件包括第一保护单元和第二保护单元，每一保护单元包括：

NPN晶体管及由其控制的NPNP晶闸管，和

PNP晶体管及由其控制的PNPN晶闸管，

所述第一保护单元中的NPNP晶闸管的阴极和PNPN晶闸管的阳极相连作为器件的第一接入端口，

所述第二保护单元中的NPNP晶闸管的阴极和PNPN晶闸管的阳极相连作为器件的第二接入端口，

所述第一保护单元和第二保护单元的NPN晶体管的基极电连接作为该器件的负向过压参考电位端口，

所述第一保护单元和第二保护单元的PNP晶体管的基极电连接作为该器件的正向过压参考电位端口，