Überspannungsschutz Suppressordiode


Die Suppressordiode ist das Bauelement für den Überspannungsschutz mit dem schnellsten Ansprechverhalten und der engsten Spannungsbegrenzung. Sie arbeitet in Schutzschaltungen bidirektional im Rückwärtsbetrieb. Die Durchlasskennlinie spielt hierbei keine Rolle und ist deshalb im Bild unten nicht dargestellt. Die Kennlinie wird im dritten Quadranten in den Sperrbereich, Knickbereicht und den Durchbruchbereich eingeteilt. Markante Punkte hierfür sind:


  • UR äußerster Punkt der Sperrspannung (revers-stand-off voltage)
  • UB Durchbruchspannung (break-down voltage)
  • UC Begrenzungsspannung (clamping voltage)

Kennlinie einer Suppressordiode
Kennlinie einer Suppressordiode


Die Funktion der Surpressordiode im Sperrbereich beruht darauf, dass die Valenzelektronen im Siliziumkristall aufgrund großer elektrischer Feldstärken von den Atomkernen gelöst werden. Diese freien Elektronen, die bei der Durchbruchspannung entstehen, ermöglichen einen schnell ansteigenden Strom in Sperrrichtung. Durch Stoßionisation erhöht sich der Strom im Durchbruchsbereich. Wie aus der Kennlinie ersichtlich ist, kann dieser Strom relativ weit ansteigen, ohne dass sich die Spannung wesentlich erhöht.


Suppressordiode
Suppressordiode


Der Übergang vom Sperrbereich in den Durchbruchbereich, der durch den Knickbereich dargestellt ist, erfolgt nicht schlagartig, jedoch sehr schnell in einigen 100ps. Ebenso vorteilhaft wie die kurze Ansprechzeit ist die Spannungsbegrenzung, die etwa dem 1,8-fachen der Nennspannung entspricht.


Verringerung der kapazitären Wirkung durch eine Gleichrichterschaltung um die Suppressordiode
Verringerung der kapazitären Wirkung durch eine Gleichrichterschaltung um die Suppressordiode


Nachteile der Supressordiode im Vergleich zu anderen Bauelementen sind die geringe Strombelastbarkeit und die relativ hohe Eigenkapazität. Wegen der geringen Strombelastbarkeit wird dieses Bauelement vorrangig zum Schutz von Datenleitungen genutzt. Die hohe Eigenkapazität wird dadurch eingedämmt, dass sie in eine Gleichrichterschaltung integriert wird. So kann sich der Ersatzkondensator in der Suppressordiode normal aufladen. Seine Entladung wird jedoch durch die Diodenschaltung herum gesperrt. Das verringert die Dämpfung des Singals auf ein Minimum.


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