[发明专利]可编程阻断型浪涌保护器件

说明书

技术领域

本发明可编程阻断型浪涌保护器件涉及一种半导体器件，涉及半导体浪涌保护器件的技术领域。

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。当电源浪涌足够高，瞬态过压对计算机、电话等电子设备可以造成严重的损害。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。它们包括：

（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。

为此本发明提出一种阻断型浪涌保护器件 (Blocking Surge Protector)，以下简称BSP,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。以克服上述缺陷。

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可编程阻断型浪涌保护器件（BSP），该器件通过采用阻断型浪涌保护器件阈值条件的外部可编程技术，实现器件工作条件的范围大大增加。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种可编程阻断型浪涌保护器件，由耗尽型场效应晶体管和电阻构成，包括第一耗尽型场效应晶体管、第二耗尽型场效应晶体管、第三耗尽型场效应晶体管、第一电阻、第二电阻及外部电阻构成串联结构的导通路径，形成电路模块其中，

第一耗尽型场效应晶体管的漏极与模块输入端相连，源极与外部电阻的第一接入端相连，栅极与第二耗尽型场效应晶体管的源极相连；

第二耗尽型场效应晶体管的漏极与模块输出端相连，源极与第三耗尽型场效应晶体管的漏极相连，栅极与第一耗尽型场效应晶体管的源极相连；

第三耗尽型场效应晶体管的源极与外部电阻的第二接入端相连，栅极与第一电阻和第二电阻分别相连；

第一电阻的另一端与模块输入端相连，第二电阻的另一端与模块输出端相连，形成双向向浪涌保护器件。

所述三个耗尽型场效应晶体管在正常工作情况下均导通，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（即输出端进入负向浪涌），所述第一耗尽型场效应晶体管及第三耗尽型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”正向浪涌经过电路模块进入被保护系统。

同理，当输入端进入负向浪涌（即输出端进入正向浪涌）时，所述第二耗尽型场效应晶体管及第三耗尽型场效应晶体管相互反馈形成夹断，“阻断”负向浪涌经过保护模块进入被保护系统。

该电路模块从小电阻的“短路”状态到高阻的“阻断”状态的快速转变与流经该模块的电流有关，当电流增加到设定的阈值就会触发模块的状态转变，故引起电路从导通态到阻断态转变的阈值电流可定义为器件触发电流。

由于模块接入一外部电阻，外部电阻会影响所述第一耗尽型场效应晶体管及第三耗尽型场效应管的相互反馈，从而能够调整器件的触发电流It。当外部电阻为零时，器件具有最大的触发电流，随着外部电阻的增加，器件的触发电流不断减小，因此通过确定外部电阻的阻值从而实现器件的触发电流的可编程。

本发明提供了一种全新的浪涌保护方法，BSP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，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。BSP的全新的浪涌保护原理解决了传统浪涌保护器件的存在问题：

（1）能够适用多种的浪涌类型，不存在繁杂的选型；