半导体器件的可靠性
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半导体器件的可靠性范文第1篇
关键词：城市轨道车辆 辅助供电系统 辅助逆变器
中图分类号：U270.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（b）-0003-02
城市轨道车辆的辅助逆变器是城市轨道车辆上的一个重要电气设备，其主要功能是为车辆上的低压设备提供不同的电压和不同的功率，辅助逆变器的正常工作直接关系到车辆照明系统、空调系统及风机系统等部件的使用性能。此外，城市轨道客车输出的电能质量会直接影响到车辆运行的安全性。
1 城市轨道交通电客车辅逆系统常见故障分析
1.1 轨道客车弱电半导体器件引起故障
在城市轨道交通电客车辅助逆变系统中使用了大量的弱电半导体器件，因此由于弱电半导体器件引起的辅助逆变系统故障是较为常见的故障类型。当弱电半导体器件发生失效故障时，会直接导致系统发生部分功能丧失，严重时甚至会导致系统发生完全性的功能丧失。引起辅助逆变系统中弱电半导体失效的原因有很多，其中包括弱电半导体器件本身的可靠性、工作环境、组装方式及工作条件等，随着生产工艺的不断发展，弱电半导体器件的质量得到了显著的提升。此外，针对外部因素导致的弱电半导体失效问题，需要相关轨道客车技术人员在实际操作的过程中注意辅助逆变系统的温湿度、静电保护、机械保护和过电应力失效等。
1.2 轨道客车电力半导体器件引起故障
强烈的电浪涌干扰是城市轨道客车辅助逆变系统在实际工作中不可规避的问题，这种强烈的电浪涌会给半导体器件造成严重的损坏，因此由于电力半导体器件而引起的辅助逆变系统故障发生的比例最高。为了提高轨道客车辅助逆变系统工作的稳定性，就需要为其配备相应的保护装置。此外，在保护装置设计的过程中，人们对器件保护措施的认识不足也会引起电力半导体器件的失效，从而导致轨道客车辅助逆变系统发生功能性故障。
1.3 轨道客车电容器引起故障
为了提高辅助逆变系统输出压的稳定性，常在系统中使用具有稳压功能的铝电解电容器，通过总结实际的工作情况发现，由于铝电解电容器失效而引起的辅助逆变系统故障也是常见故障之一。铝电解电容表面的氧化铝保护膜会在实际的使用过程中发生损坏，虽然其本身具有一定的自愈性能，但当氧化膜被破坏的速度超过自愈速度时，电容器即使在额定电压下工作也会发生击穿事故，造成电容器的永久性损坏，在极端情况下甚至会使辅助逆变系统发生爆裂事故。
2 轨道客车辅助供电系统的选择分析
2.1 以逆变器电路原理为基准选择
城市轨道交通客车可以根据辅助供电系统逆变器电气结构的不同进行选型，通常按照内部结构的不同，可以将逆变器分为直接逆变和先经过升/降压稳压后逆变两种方式。其中，结构较为简单的是直接逆变的形式，该形式的逆变器在开关器件的选择上通常以GTO或IGBT为主，其常以受电弓或第三方作为其辅助逆变源。直接逆变的方式电路结构简单，涉及的电子元件相对较少，因此控制起来更为方便，但是在实际应用的过程中容易受到电网输入电压的影响。升/降压稳压后逆变的方式相比于直接逆变来说，可以使逆变器的输入电压稳定，因此可以为逆变器提供更加安全的保护，通常情况下其逆变器通过PWM进行控制，因此在进行选择时需要关注开关频率的问题，一方面防止由于开关损坏过高而影响到逆变器的效率，另一方面防止由于“死区”问题影响输出效率。
半导体器件的可靠性范文第2篇
关键词：半导体；器件；失效分析；检测
1 半导体器件失效分析
通过分析可知造成半导体器件失效的因素有很多，我们主要从几个方面进阐述。
1.1 金属化与器件失效
环境应力对半导体器件或集成电路可靠性的影响很大。金属化及其键合处就是一个不容忽视的失效源。迄今，大多数半导体器件平面工艺都采用二氧化硅作为掩膜钝化层。为在芯片上实现互连，往往在开窗口的二氧化硅层上淀积铝膜即金属化。
从物理、化学角度分析，金属化失效机理大体包括膜层张力、内聚力、机械疲劳、退火效应、杂质效应及电迁移等。
1.2 晶体缺陷与器件失效
晶体缺陷导致器件失效的机理十分复杂，有些问题至今尚不清楚。晶体缺陷分晶体材料固有缺陷（如微缺陷）和二次缺陷两类。后者是在器件制造过程中，由于氧化、扩散等热处理后出现或增殖的大量缺陷。两种缺陷或者彼此相互作用，都将导致器件性能的退化。二次击穿就是晶体缺陷招来的严重后果。
1.2.1 位错
这种缺陷有的是在晶体生长过程中形成的（原生位错），有的是在器件工艺中引入的（诱生位错）。位错易沿位错线加速扩散和析出，间接地促成器件劣化。事实证明，外表杂质原子（包括施主和受主）沿位错边缘的扩散比在完美晶体内快很多，其结果往往使P-N结的结平面不平整甚至穿通。鉴于位错具有“吸除效应”，对点缺陷如杂质原子、点阵空位、间隙原子等起到内部吸收的作用，故适量的位错反而对器件生产有利。
1.2.2 沉淀物
除位错造成不均匀掺杂外，外界杂质沾污也会带来严重后果，特别是重金属沾污，在半导体工艺中是经常发生的。如果这些金属杂质存在于固溶体内，其危害相对小一些；但是，一旦在P-N结处形成沉积物，则会产生严重失效，使反向漏电增大，甚至达到破坏的程度。沉积需要成核中心，而位错恰恰提供了这种中心。硅中的二次孪生晶界为沉积提供了有利的成核场所，所以具有这种晶界的二极管，其特性明显变软。
1.2.3 二次缺陷。它是在器件工艺过程中引入的，直接威胁着产品的成品率。常见的二次缺陷有失配位错、滑移位错及氧化层错。失配位错往往会导致浅结NPN管基区前沿下沉，最终影响器件截止频率和噪声系数。滑移位错除引起结特性变软外，还会导致穿通。
2 半导体器件失效检测法
当前造成半导体器件出现失效的因素有很多，而具体的检测方法则可以分为两大类，一种是破坏性检测，具体指的是打开器件的封帽之后进行检测；另一种是非破坏性检测，顾名思义，就是在不对器件造成物理性破坏的前提下进行检测。不过，这种非破坏性检测也会或多或少的对元器件造成一定的伤害，在性能上也会发生一些改变。所以进行失效检测必须做好相关事宜，按照一定的计划和步骤进行。作为操作人员在实际工作时也应该谨小慎微，否则旧的失效迹象没有解决还会混进一些新的失效因素。
2.1 破坏性检验法
2.1.1 光学检测
通常来看，由于半导体元器件本身发生短路所造成的失效，其表面现象是很难被肉眼发现的。我们可以通过一百倍的显微镜去观察其元器件上的划痕。但是有些缺陷就算使用高倍显微镜也是很难看到的，例如绝缘层针孔出现短路。所以针对这些难以检查的缺陷，我们需要把芯片取下来然后把金属化铝层腐蚀，在使用显微镜进行判断。
2.1.2 电子显微镜检验
从可见波长方面来说，电子显微镜显然已经接近于光学显微镜分辨率的极限。目前能够聚焦X射线的显微镜还不能够实现放大两百以上。为了能够查找出半导体元器件上出现的电学不稳定因素，我们通常可以使用透射式电子显微镜来实现。这种检测技术主要是通过制作一种很薄的样片，但是注意的是这种减薄处理很容易造成被检测器件遭到破坏，所以在进行失效检测时候应该只限于观察晶体缺陷。除此之外，我们还可以使用电镜进行骚猫，电镜形成的电子束通过扫描被检测元件后，不论是检测元件表面散落的电子还是已经被表面吸收的电子都会转化成图像，帮助我们更加直观的观察。相比其他的检测方法，使用电镜进行扫描是当前一种比较有效的检测半导体器件失效的工具。但是电镜所形成的电子束能够对被检测元件形成永久性的性能改变，所以这种方式属于破坏性检测。
2.1.3 化学检测
采用这种检测方法不仅能够检测半导体元器件的污染情况还能够具体地分析元器件材料，同时还能够通过染色方法观看其可见度的方式来检查针孔是否出现问题。例如，我们把染色的晶片经过漂洗，已经渗透到裂纹中的染料就会流出来，我们通常把这种裂纹区着色叫做染色法，主要是通过不同的裂纹区域会有不同的棕色，然后通过施加一定的电压，就非常容易看到一些形式的裂纹区。这主要是因为这些缺陷导致器件表面形成了很明显的差异，所以通过着色法就能够使其表现出不同深度的棕色。这种检测方法必须由专门的工作人员操作，所以限制了这种方法的应用和发展。
2.2 非破坏性检测
半导体器件是当前大多数电子元件中十分重要的组成部分，所以必须保证这些元件的可靠性满足相应的标准，这也是生产厂家必须达到的，也是当前市场经济对生产商的要求。但是以前那种十分复杂的检测方法远远不能满足当期的需要。这就需要我们找到一种经济快捷的检测方法。目前最为常用的就是快速自动检测系统，这种系统的应用基本能够满足生产线上的测试。但是从失效检测分析上来说，一套科学经济的检测犯法不仅仅包括电学特性检测，还包括很多其他的检测模式。通过实际的比较分析，非破坏性检测是当前十分理想的方法，下面我们就分析一下最为常用的几种方法。
2.2.1 俄歇电子能谱分析
这种分析方法主要是通过使用小于一千伏的低能电子束对靶材料进行不同能量的二次电子，通过能量分析这些二次电子能够获得一些能量的分布曲线，再通过这些曲线能够得出一系列的能谱，在能谱中能够直观的反映出某些元素的存在。同时能够根据峰值的强度测出不同元素的含量，这种检测数据主要来自被检测器件的表面原子层，进而分析出半导体表面的组成。这种分析方法是一种具有速度快、稳定性好的非破坏性检测方法。在进行元器件失效分析过程中，这种一起能够通过半导体元器件表面的状态分析出半导体器件失效的原因。此外，使用这种方法不仅能够对半导体元件做出精度的深度成分分析，还能够测试出器件损坏的原理。
2.2.2 激光扫描分析
这种检测技术是一种当前使用范围非常广泛的方法，主要被应用于检测有源半导体元器件内部的工作情况。采用这种方法不仅不会对器件造成损害，还能够检测出元器件晶体管内部的直流增减变化，同时能够探测术器件的内部温度，进而确定出集成电路内部的工作状态，此外，还能够实现对倒焊器件的检测，简单的说就是通过芯片背面就能够直接检测出电路的工作情况，通过具体的图形分析出检测结果。随着社会上对集成电路的需求量不断增加，生产出无缺陷的集成电路成为了相关企业的重要目标。但是当前采用哪种常规的检测方式都不能够满足相应的质量要求。
参考文献
半导体器件的可靠性范文第3篇
关键词：电力工程；自动化；应用
中图分类号：X77 文献标识码：A
1 电力工程自动化技术概况及最新发展
1.1 概况
电力系统自动化，按其内容一般可分为调度自动化、发电厂自动化和变电站综合自动化三部分，其中调度自动化又可再细分为电网调度自动化（即发电和输电调度自动化）和配电网调度自动化（或配电自动化）。
电网调度自动化是利用发电厂、变电站的终端（RTU）采集电网信息，再以通信网络传输到调度中心主站系统（MS），MS通过对信息的分析、整理及负荷预测进行调度，以确保整个电网处于良好的运行状态。
发电厂自动化主要通过机械自动控制系统、自动发电量控制系统（AGC）和自动电压控制系统（AVC）等子系统，实现对发电厂汽轮机（水轮机）、发电机组等设备的自动化控制。
变电站综合自动化是通过利用信息技术、电子技术、计算机技术等对变电站二次设备的功能进行重新组合和优化设计，从而实现对全站设备、线路的运行情况进行自动监控、自动测量、自动保护和自动通信等功能。
配电网自动化由配电网调度自动化系统、开关站及变电站自动化系统、馈线自动化系统、用电管理系统、配电运行管理系统、地理信息系统（GIS）等组成，以实现对配电网实施数据采集、实时监控、故障隔离及恢复非故障区域供电等功能。
1.2 最新进展
1.2.1 柔流输电系统（FACTS）
FACTS是采用电力电子、微电子、计算机、通信等技术，对输电系统主要参数（如电压、功率、相位差、电抗、潮流等）进行灵活快速的控制，使系统具有更高的可靠性、更大的可控性和更高的效率。1988年美国科学家提出FACTS概念，至今已发展至第三代，其技术主要是将两台或多台控制器复合为一组FACTS，使其成为共同的、统一的控制系统。FACTS类型按接入系统方式可分为串联型、并联型和串并联综合型，柔性直流输电系统是其独立分支。串联型用于有功潮流控制、暂态稳定控制和系统功率振荡抑制等，典型装置有FCSC、FSC、SCCL、SSSC、DVR等。并联型用于电压控制、无功潮流控制、谐波控制等，典型装置有SVC、SVG、APF、TC-RFD等。串并联综合型用于电压控制、有功/无功潮流控制、暂态稳定控制、系统功率振荡抑制等，典型装置是UPFC、TCPR。柔性直流输电系统包括HVDC、HVDC Light。
1.2.2 功率半导体器件
功率半导体器件又称为电力电子器件，是20世纪50年代末以晶闸管诞生为标志出现的，也经历四代的发展。随着可实现高电压、大功率、高频、高温新型功率半导体器件的出现，新型大功率电力电子装置成功用于各种工业电源、电能质量控制、分布式发电、可再生能源发电等领域。
功率半导体器件正由传统硅基向碳化硅基发展。碳化硅的禁带宽度为3.26kV，比硅的1.1kV高得多，所以碳化硅器件更适合用于高电压、高温场合。耐压对比：硅基
2 电力工程自动化技术的应用
2.1 柔流输电系统的应用
目前，FACTS中应用最广的是SVC，全世界已投运SVC工程超过一千个，总容量超过100Gvar。SVC设备主要供应商是ABB公司、西门子公司等。SVC的应用范围从1kV配电网到765kV超高压输电网，容量从1Mvar到1066Mvar。美国Eddy变电站为弥补无功功率缺口，采用TSC、TCR和容性滤波网络进行补偿。武钢硅钢厂由于主轧机及其配套设备特殊的负荷特性，造成母线电压波动大、高次谐波电流大、功率因数低，装设SVC设备后这些问题都显著改善。
FSC是固定串联电容补偿器，用于固定串补装置，广西百色500kV输电线路就采用了该装置。
向家坝-上海800kV特高压直流输电工程利用换流站实现交直流电的转换。换流站的主要设备是换流器、换流变压器、平波电抗器、交流滤波器等。
2.2 功率半导体器件的应用
功率半导体器件已用于固态变压器、柔流输电、静止无功补偿、直流输电技术等多个方面。
固态变压器是分布式发电系统、智能电网技术、可再生能源的关键技术，其核心就是电力电子技术，通过电力电子变流器和高频变压器实现电压变换、能量传递和控制。与传统变压器相比，不仅体积小、重量轻，而且供电质量高和更便于自动监控。新一代的固态变压器基于15kV碳化硅MOSFET，开关频率将从1KHz提高到20KHz。
FACTS 技术主要采用晶闸管、GTO和IGBT等器件，目前IGCT器件替代GTO器件后可实现电压源变流器切换4～5KA的电流，这需要比硅基耐压更高的碳化硅基功率器件。
静止无功补偿器（STATCOM）也是FACTS控制器之一，用于潮流控制、无功补偿及提高系统稳定性。STATCOM主要采用GTO、IGBT、IGCT等全控型器件，采用硅基器件其电路要采用多电平拓扑或器件串联来提高耐压能力，而利用高压碳化硅IGBT、GTO，结构将大为简化，电能质量也将得到提升。
特高压直流输电技术，其直流换流阀的核心器件是6英寸的高压晶闸管。换流阀工作时电压高达几百KV，电流高达几KA，新型碳化硅SiCGT、GTO可得到应用。
2.3 主动对象数据库技术的应用
电力系统自动监控包括现场数据采集、传输、存储及调度端数据分析、产生指令、执行这样的过程。数据采集二次回路中的接线比较复杂，采用面向对象的技术则比较简单，主动对象数据库技术提供了这种支持。主动对象数据库技术采用触发器技术，利用对象函数，实现电力工程自动化的应用。
2.4 光互连技术的应用
光互连技术是利用光纤（或光底板）为传输媒介（或无媒介的自由空间），结合波分复用技术、IP网络通信协议的一种技术。光互连技术用于电力工程自动化控制系统，具有抗磁干扰强、传输速度快、可靠性高等优点。
结语
电力工程自动化技术是目前和今后相当长时期最重要和最具活力的技术之一，它解决了电力系统所亟需解决的一系列问题，面对未来更多更复杂的需求，该技术仍将有很大的发展空间。自动化技术用于电力工程的内容极广，本文所涉及的仅为很小一部分，权当抛砖引玉之作。
参考文献
半导体器件的可靠性范文第4篇
【关键词】控制设备；可靠性；散热防护
前言
伴随着电气自动化的提高，控制设备的可靠性问题就变得非常突出。控制设备的可靠性是可靠性学科的一个重要组成部分。在20世纪70年代，我国就建立了电子产品的可靠性与环境试验研究所，开始了可靠性增长的研究工作。1984年组建了全国统一的电子产品可靠性信息交换网，并颁布了GJB299-87《电子设备可靠性预计手册》，有力地推动了我国电子产品可靠性工作。
电气自动化就是使产品的操作、控制和监视，能够在无人（或少人）直接参与的情况下，按预定的计划或程序自动地进行。随着机械电子技术、微电子技术迅猛发展，电气自动化控制在国民经济的各个行业都得到了广泛的应用，大大方便了人们的生活。电气自动化程度是一个国家电子行业发展水平的重要标志，同时，自动化技术又是经济运行必不可少的技术手段。电气自动化具有提高工作的可靠性、提高运行的经济性、保证电能质量、提高劳动生产率、改善劳动条件等作用。
1、加强控制设备可靠性研究的重要意义
1.1可靠性提高产品质量。产品质量就是使产品能够实现其价值、满足明示要求的特征和特质。概括其特性，主要包括：性能、可靠性、经济性和安全性。由此可见，可靠性在产品质量中占有主导地位。只有可靠性高，发生故障的次数才会少，那么维修费用就少，相应的安全性也随之提高。因此，产品的可靠性是产品质量的核心，是生产厂家追求的目标。
1.2可靠性可以增加市场份额。随着国家经济的高速发展，用户不仅要求产品性能好，更重要的是要求产品的可靠性水平高。研究发现，只有那些具有高可靠性指标的产品，才能在日益激烈的竞争中得以取胜。随着电气自动化控制设备自动化程度、复杂度越来越高，可靠性技术己成为企业在竞争中获取市场份额的有力工具。
2、控制设备的可靠性现状
2.1工作环境、使用及维护不当是控制设备可靠性指标低的重要原因
电气设备所处的工作环境多种多样。气候条件、机械作用力和电磁干扰是影响控制设备可靠性的主要因素。
(1)气候条件主要包括温度、湿度、气压、盐雾、大气污染等因素，对控制设备的影响主要表现在使电气性能下降、温升过高、运动不灵活、结构损坏，甚至不能正常工作。
(2)机械条件是指电气设备在不同的运载工具中使用时所受到的振动、冲击、离心加速度等机械作用，使得控制设备元器件损坏失效或电参数改变，结构件断裂或变形过大以及金属件的疲劳破坏等。
(3)控制设备工作的周围空间充满了由于各种原因所产生的电磁波，造成外部及内部干扰。由于电磁干扰的存在，使设备输出噪声增大，工作不稳定，甚至不能安全工作。同时，操作人员在没有完全掌握控制设备原理的基础上进行操作，导致对控制设备不能熟练而正确的操作，并且不能对设备进行及时的维护和保养，都会导致控制设备可靠性指标低。
2.2元器件质量低下是控制设备可靠性指标偏低的一大原因
目前元器件生产厂家众多，参差不齐。如果控制设备的使用企业规模较小，质量管理体系不健全，导致零部件进厂检查出现漏洞；同时，元器件厂家间的恶性竞争，导致产品价格低廉，迫使企业不顾及元件质量进行采购，这些都会导致控制设备可靠性指标偏低，并且降低了使用寿命。
3、提高控制设备的可靠性对策
要提高电气自动化控制设备的可靠性，必须根据控制设备的特点，采用相应的可靠性设计方法，从元器件的正确选择与使用、散热防护、气候防护等入手，使系统可靠性指标大大提高。
(1)在控制设备设计阶段，研究产品与零部件技术条件，分析产品设计参数，研讨和保证产品性能和使用条件，正确制定设计方案；其次，根据产量设定产品结构形式和产品类型。因为产量的大小决定着生产批量的规模，生产批量不同，其生产方式类型也不同，因而其生产经济性也不同；同时，运用价值工程观念，在保证产品性能的条件下，按最经济的生产方法设计零部件：在满足产品技术要求的条件下，选用最经济合理的原材料和元器件，以求降低产品的生产成本；全面构思，周密设计产品的结构，使产品具有良好的操作维修性能和使用性能，以降低设备的维修费用和使用费用。
(2)从生产角度来说，设备中的零部件、元器件，其品种和规格应尽可能少，尽量使用由专业厂家生产的通用零部件或产品。立足于使用国产材料和来源多、价格低的材料；设备（含零部件）的加工精度要与技术条件要求相适应，不允许无根据地追求高精度。在满足产品性能指标的前提下，其精度等级应尽可能低，装配也应简易化，尽量不搞选配和修配，力求减少装配工人的体力消耗，便于自动流水生产。
(3)电子元器件的选用准则。根据电路性能的要求和工作环境的条件选用合适的元器件，元器件的技术条件、技术性能、质量等级等均应满足设备工作和环境的要求，并留有足够的余量：优先选用经实践证明质量稳定、可靠性高、有发展前途的标准元器件，不选用淘汰和禁用的元器件；应最大限度地压缩元器件的品种规格，减少生产厂家，提高它们的复用率；除特殊情况外，所有电子元器件应按不同的要求经过必要的可靠性筛选后，才能用到产品中；优先选用有良好的技术服务、供货及时、价格合理的生产厂家的元器件。对关键元器件要进行用户对生产方的质量认定：仔细分析比较同类元器件在品种、规格、型号和制造厂商之间的差异，择优选择。要注意统计在使用过程中元器件所表现出来的性能与可靠性方面的数据，作为以后选用的依据。
(4)控制设备的散热防护。温度是影响电子设备可靠性最广泛的一个因素。电子设备工作时，其功率损失一般都以热能形式散发出来，尤其是一些耗散功率较大的元器件，如电子管、变压管、大功率晶体管、大功率电阻等。另外，当环境温度较高时，设备工作时产生的热能难以散发出去，将使设备温度升高。
例如，半导体器件对温度反应很敏感，过高的温度会使器件的主作点发生漂移、增益不稳定、噪声增大和信号失真，严重时会引起热击穿。因此，通常半导体器件的温度不能过高，如锗管不超过70~100℃；硅管不超过150~200℃，表1列出了常用元器件的允许温度。
因此对于半导体分立器件散热需要考虑：对于功率小于100MW的晶体管，一般不用散热器；大功率半导体分立器件应装在散热器上；散热器应使肋片沿其长度方向垂直安装，以便于自然对流。散热器上有多个肋片时，应选用肋片间距大的散热器；半导体分立器件外壳与散热器间的接触热阻应尽可能小，应尽量增大接触面积，接触面保持光洁，必要时在接触面上涂上导热膏或加热绝缘硅橡胶片，借助于合适的紧固措施保证紧密接触；散热器要进行表面处理，使其粗糙度适当并使表面呈黑色，以增强辐射换热；对于热敏感的半导体分立器件，安装时应远离耗散功率大的元器件。
(5)电子设备的气候防护。潮湿、盐雾、霉菌以及气压、污染气体对电子设备影响很大，其中潮湿的影响是最主要的。特别是在低温高湿条件下，空气湿度达到饱和时会使机内元器件、印制电路板上产色和凝露现象，使电性能下降，故障上升。
当电子设备受到潮湿空气的侵蚀，会在元器件或材料表面凝聚一层水膜，并渗透到材料内部，从而造成绝缘材料表面电导率增加，体积电阻率降低，介质损耗增加，零部件电气短路、漏电或击穿等。潮气还能引起覆盖层起泡甚至脱落，使其失去保护作用。通常采用浸渍、灌封、密封等措施。
半导体器件的可靠性范文第5篇
论文摘要：在电机漏感上减小的情况下，可以相应地降低功率半导体器件的耐压要求，为了减小换流时间以提高逆变器的运行频率，也要求降低电动机的总漏感上。
下述问题涉及电流型逆变器内部结构，以串联二极管式电流型逆变器为讨论对象。对异步电动机的从逆变器元件的选择对电机参数的要求。
串联二极管式电流型逆变器的品闸管和隔离二极管可以确定耐压值。可以看到，在电机漏感上减小的情况下，可以相应地降低功率半导体器件的耐压要求。另外，二极管换流阶段的持续时间可确定。为了减小换流时间以提高逆变器的运行频率，也要求降低电动机的总漏感上。因而，电流型逆变器要求异步电动机有尽可能小的漏感上。这一点正好与电压型逆变器对异步电动机的要求相反。在功率半导体器件耐压已知的情况下，应合理地选择电动机，以减小换流电容器的电容量。
从电动机运行的安全可靠性对电动机材料的要求，电动机在电流型逆变器供电的运行过程中，由干每次换流在电压波形中产生尖峰。这个尖峰在数值上等于I,差加千正线电势波形之上。因此，电动机在运行过程中实际承受的最高电压，于电动机额定线电压的峰值。为了电动机安全地运行，应适当加强其绝缘。由于电流矩形波对电动机供电在电动机内造成谐波损耗，逆变器在高于50赫的情况下运行时，电动机的损坏也有所增加。为了不致因电机效率过低和温升过高造电动机过热而损坏，应适当降低电动机铜铁材料的电负荷。在运行频率较高的情况下，应注意降低电动机的机械损耗和铁耗。
起动转矩和避免机振对电动机结构的要求。电动机低频起动时，起动转矩的平均值和转矩的波动率。起动转矩在某频率时具有最大值。它取决于电动机参数。当频率低于出现最大起动转矩的数值时，转矩的波动率急剧增加。因此，应根据运行要求和特性等决定最佳起动频率或电动机参数。此外，即使在逆变器对电动机供电的正常运行情况下，转矩波形中也含有六倍于逆变器输出频率的脉动转矩。为了避免这种脉动转矩造成的机械系统谐振，应使机械系统的谐振频率与逆变器运行频率范围的六倍相互错开。
对于功率半导体器件的要求。在串联二极管式电流型逆变器中，在触发一个晶闸管，用电容电压关断另一晶闸管以后争由恒流对电容器反向充电。由于电容电压过零需要一段时间，这就保证被关断晶闸管有较长的承受反压的时间。如果说，电压型逆变器对于晶闸管元件的关断时间有较高的要求(郎要求使用快速晶闸管)，那末电流型逆变器由于承受反压的时间较长，因而可以使用普通晶闸管元件。在换流过程中以谐振造成了电压尖峰，因此要求晶闸管元件和隔离二雌有较高的耐压值。
换流浪涌电压吸收回路。在正弦电势波形上迭加的尖峰电压，是由于换流过程中电动机释放漏感贮能所产生的。特别是在运行频率较高的场合，在为了缩短换流时间而选择较小的换流电容值的情况下，换流浪涌过电压就更加严重。浪涌电压将直接威胁功率半导体器件和电动机的安全运行。为了减小这种影响，可以在逆变器输出端，与负载电动机并联一个换流浪涌电压吸收回路(也称为电压箝位器)，如采用电压箝位器以后，逆变器的输出电压和输出电流波形如逆变器输出电压的尖峰可以限制在正弦电势峰值的(11~12)倍以内。有源逆变器型式，可以使箝位电压保持一定。
逆变器运行的可靠性问题。在逆变器的直流侧设有乎波大电感上，在电流闭环的作用下，可以有效地限制故障电流，即使在逆变器换流失败或短路的情况下，也不会造成大电流而损坏元件，因此，电流型逆变器的卫作是可靠的。
半导体器件的可靠性范文第6篇
【关键词】无触点稳压器；产品可靠性；性能比较；工作原理；
中图分类号：TM42 文献标志码：A 文章编号：1673-8500（2014）01-0118-01
稳压器产品，在中国市场已有20多年的历史，已广泛应用到工业、能源、交通、信息、航空、航运、国防、教育、文化等领域。稳压器的主要电路结构，从最初的机械碳刷式，到目前流行的无触点补偿式，经历了好几代的发展变化。
无触点补偿式稳压器，它主要由隔离变压器、SCR模块、CPU控制核心、快速稳压技术和安全保护装置组成，实现了全无触点控制，安全、高效、节能、环保，是SCR开关技术和变压器技术的完美结合。
一、无触点稳压器产品可靠性的现状
结合我国供电现状，专为稳定交流电压而研制的节能型产品，当配电网络供电电压波动或负载变化时，能自动保证输出电压的稳定，具有容量大、效率高、稳压范围宽、无附加波形失真和相移、应变时间快、平稳等特点，并有过压、过流、缺相、短路，机械故障等完善报警保护功能，同时体积紧凑小巧，是传统机器的三分之二，人性化的设计，采用液晶显示，使用方便，所有的操作在前面板上一目了然，可以使稳压器靠墙安装，减少安装空间，采用国际专利最先进的DSP数字技术，能在非常短的时间那处理大量的讯息，有效提高了效率和可靠性，清晰的LCD显示面板由微处理器控制，可显示：状态及告警信息、输入、输出参数测量：电流、电压所有参数调试在出厂前已全部完成，用户只需按面板上的“启动”按键开机或按“停止”按键关机即可。
二、无触点稳压器性能比较
自耦式：此种结构的无触点稳压器，是通过控制双向可控硅的通断，来直接改变自耦变压器的变比，从而达到稳定输入电压的目的。由于双向可控硅直接串接在主电路商，器件选择受限制（相同容量的稳压器，需选择大功率器件），可靠性差。
纯补偿式：此种结构是通过双向可控硅的通断，控制补偿变压器组合的投入、退出或改变极性，从而达到稳定输出电压的目的。由于其双向可控硅通过桥臂形式，直接接在相线与零线之间（220V），因而工作电压高，换档时产生的浪涌电流大；且在双向可控硅误动动作时，容易产生直通现象，故障率极高。
自耦调压补偿式：由于相对于自耦式的，SBW型无触点稳压器双向可控硅不再负载电流的主通路种，所以器件易于选择，且能可靠工作；同时稳压器容量可以做得很大（目前已能生产最大容量为2000KVA得的）；在输入低电压时，也能保证100%的带负载能力。
三、无触点感应式稳压器的工作原理
SGW5C无触点感应式交流稳压器，其主要部件是感应调压器，它是通过改变转子对定子的电角度，从而改变定子绕组感应电压的部件。
感应调压器的主要构件为转子R和定子S。转子绕组为一次绕组，与电网并联；定子绕组为二次绕组，与负载串联。当3-4间加电网电压E1时，二次绕组感应的电压E2随两绕组交角的变动而变化，E2=E1*COS。改变一次、二次绕组的电角度，就可以连续改变输出电压。
四、无触点感应式稳压器的产品特点
1.无间断线性调整电压。利用电磁感应原理调整电压，可连续无间断、线性地调整输出电压，不会产生噪声、火花、电弧和突波，给负载提供的电力品质与输入端完全相同。
2.坚固耐用使用寿命长。稳压器内部主体为感应调压器，调压器中无任何接触元件、磨损元件；其主要构造由壳体、线圈、矽钢片组成，对于突波、非线性负载的冲击均能承受，坚固耐用为其主要特点，设计使用寿命超过15年。
3.超载能力强。感应调压器是通过绕组线圈来传导电流的，其他形式的调压器是通过碳刷或可控硅模块来传导电流，所以，相比较而言，无触点感应式稳压器的超载能力是最强的。不会因一时过载而造成稳压器的损坏。尤其能适应电机启动时5～8倍正常电流的冲击。来源：大比特半导体器件网
4.简易的保养及维护。调压器内部采用模组化设计，所有元件均按标准规格化，且主要结构线圈部分，平常只要保持外部清洁，无需任何保养及维护。
5.体积小重量轻。调压器采用新的专利制造技术及高强度新型专利结构设计，配合精密的机械加工，使其能以较小的体积，较轻的重量，而达到最大的容量。
6.能容忍恶劣环境。产品采用高品质零件组装而成，在恶劣的温度、湿度、震动及污秽环境中使用，不降低其使用寿命。来源：大比特半导体器件网
7.严格材料选用。调压器采用高磁导、低铁损矽钢片，冲片后再经退火处理，使材质特性稳定；采用F级绝缘材料，无氧漆包铜线，使铜损达到最低。
8.输入电压补偿范围经济实用来源：大比特半导体器件网。稳压器的输入电压补偿范围设计为±15%，对于绝大部分工业设备用户，这样的指标已经能够满足需要，避免了不必要的追求高指标而增大产品的体积、重量和成本。
五、综述
过去市场上的电力稳压器大多是机械碳刷型的，而使用碳刷和机械传动，必定会产生工作寿命短、响应速度慢、碳刷接触面小而影响输出电流、碳刷磨损快需要经常维护、更换等许多缺点和问题，因此，无触点稳压器，已是大多数用户的必然选择。随着生产厂家技术、工艺水平的不断改进，无触点稳压器的工作可靠性不断提高，产品的可靠性指标是其质量属性中极为重要的部分。产品的可靠性越高，所需维修保养的费用就越低，从而可尽量减少用户的开支，并保证用户设备的正常运行。同时也随着用户对该产品认识的不断深入，无触点稳压器一定会有一个更好的前景。
参考文献：
半导体器件的可靠性范文第7篇
摘要：绿色能源概念其中重要的一环就是提升电源的效率，本文通过对多家半导体厂商的采访，试图探讨如何利用科技实现绿色能源的设计需求。
关键词：电源管理；数字电源；功率半导体；绿色能源绿色能源概念的推广
绿色能源概念的推广，看似是技术领域的事情，但如果单纯把实现绿色能源技术的普及和应用的责任全部加给技术厂商显然不够理性。从另一个角度我们也要看到，作为技术开发者和实现者，在推广任何技术特别是绿色能源概念的过程中，必，员考虑的不仅仅是技术本身的问题，还要思考如何应对让广大消费者接受并且乐于使用新鲜事物的挑战。
具体而言，对于涉及绿色能源概念推广的技术企业、在艰苦地进行新技术研发过程中，必须考虑到许多现实应用的问题，比如技术必须易于采用以确保整机设计者快速设计，技术必须能够保持足够的延伸性以适应终端产品的发展策略，技术的变革不能影响使用者的应用体验，甚至新技术的应用不能给产品带来太高的附加成本，至少要在短期内让消费者体验到节能带来的收益远大于他多付出的成本等等。
在绿色能源概念推广过程中，最受关注的是电源设计的变革。面对如此苛刻的技术与市场双重要求，电源半导体厂商必须对自己的开发策略进行有针对陛的选择，才能保证立于不败之地。绿色、环保、节能一直是这几年电源动力系统技术创新的重点。随着绿色技术在各行业的不断渗透、新的行业标准也在推动产品升级。照明、电信、智能电网、智能家电等领域同样具有巨大的增长空间，也是电源厂商重点关注的方向。节能主要体现在电源产品本身的节能和整体机房节能，而“绿色”主要体现在提高整机效率、减少对电网的干扰以及少占空间、节省成本等方面。另外，模块化电源、网络化电源等也是目前的关注焦点。模块化电源除了能提高电源供应的可靠性，企业自身还可根据用电负载选配模块。因此，厂商们如果想要在激烈的市场竞争中保持甚至提高市场占有率，持续技术和产品创新是重中之重。
绿色能源概念正在改变电源市场
区别于传统的电源设计，绿色能源概念要求电源具有更高的运行效率和更低的待机损耗，这就对电源市场提出以下几点全新要求：高轻载运行效率和低待机损耗变得越来越重要，决定新的控制和驱动芯片市场：由于可以提高系统运行效率，数字电源和电源管理被系统公司广泛接受：LED照明和光伏能源市场越来越热门：系统公司在重新评估他们的供电策略。
按照这个思路设计而成的绿色能源产品具有显著的市场优势，比如系统运行成本低，相同性能条件下系统的整体功耗可以降低20％以上，这可以直接节省大约15％的电力运营成本。另一个优势是系统集成度高，特别是对一些便携产品而言。在电子产品领域中，便携式产品是发展最迅速，也是最活跃的应用之一。便携式产品在处理能力上不断提高，越来越多的新功能不断出现。以手机为例来说，今天的智能手机中的主芯片处理能力几乎接近个人电脑。各种商务、娱乐、多媒体以及GPS功能都可以通过手机实现。美国国家半导体亚太区市场总监吴溜强表示，便携式电子产品对模拟芯片功能的几个基本诉求一直没有改变，比如支持越来越高质量的音视频用户体验，更小的方案尺寸，更长的电池工作时间等等。这些基本诉求对电源管理和音视频解决方案产品在性能、效率以及集成度方面不断提出新的挑战。一个典型的例子是，绿色能源技术是目前智能手机和平板电脑在处理能力接近传统笔记本电脑而工作时间可长达10个小时的幕后功臣。
高效节能是未来产品发展的趋势，如何提高系统电源的效率是厂商们所关心的问题之一。功率器件工艺的改进是提高效率的关键。另外，从系统角度出发，符合系统应用及工作状态的控制方式极大地提高了系统效率。控制器件通过检测系统的工作状态，动态地调节输出电压来达到效率优化的目的。随着系统容量的不断扩充及空间的考量，电源的通道数有所增加，控制器件通过检测输出功率，调节输出通道的开通与关断来达到提升系统效率的目的。
随着3G技术的迅猛发展，金融、电信网络的新一代基站和数据中心的建设，也对电源动力系统提出了更高的要求。与此同时，3G技术通信网络大规模普及，集中度越来越高，数据量传输量越来越大，这就要求电源厂商必须加大对创新技术的投入，提高产品的高效节能性能，并通过推出高附加值的产品或解决方案来为用户节约投资成本，同时保障运行的稳定性和高效性，才能充分保障用户体验。
为了配合绿色能源概念，需要多种电源技术配合支持，比如低功耗CMOS技术，高智能电源管理系统，高效功率变换拓扑，提高轻载效率技术包括门极驱动电压优化、模拟二极管技术、相位增减、频率调制和驱动脉冲省略运行等，以及各种降低待机损耗技术特别是在睡眠模式，打嗝模式、极低静态电流等方面的突破。
针对绿色能源科技的响应，需要从多个领域调整产品研发战略，比如开发先进的ICI艺可实现最小能量损耗和静态电流，拥有完整的电源管理产品体系，可以为客户提供最优的系统解决方案，利用高轻载效率、低待机损耗技术的应用可将运行损耗降到最低，特别是其高效功率变换器拓扑瞄准80 Plus金牌标准。在功率变换器方面，Intersil的优势可以满足客户多方面的需求：完整的解决方案可满足多样化工业通用电源功率变换需求，高集成度和高性能ZVS(零电压转换)技术可满足高效高功率密度需求，领先的数字功率变换技术满足灵活高效的系统电源管理需求。被电源公司和系统公司高度接受，从芯片级到系统级解决方案提供强有力的工程支持。提升电源设计者的工作效率
绿色能源的要求不仅仅针对半导体厂商，对电源设计者而言更是一种全新压力，特别是面临着产品性能不断增强与高能效等级的双重压力下，出色的电源设计几乎成为一款成功电子产品必不可少的环节，这就对当下的电源设计者提出了日益苛刻的设计要求。与此同时，电源设计者却还得面对更多的设计挑战，比如电路板上为电源系统留下的空间越来越少，待机功耗要求越来越低，设计完成的时间越来越紧迫，热设计需求变得越来越复杂。
电源设计工程师需要在两个方面进行权衡：一方面是你想选用最合适的IC，另一方面你在了解其独特的电源要求和电源网络设计的影响后想获得所需的特点与功能。换句话说，要做工程师们经常做的折衷工作(这些工作有时一目了然，但一般都难以定夺)：权衡优缺点，对折衷方案作出评判，努力达到能满足市场要求的功率、价格和性能最佳点。
这些复杂的问题其实已经为广大半导体厂商所认知，因此众多电源半导体厂商纷纷基于自己的产品推出多年设计应用验证之后的解决方案，尽可能简化电源设计者在选型、配料等方面的工作流程，根据设计的实际需要选择不同的参考方案，尽量将电源工程师的工作集中在电源差异化设计方面，以提升其设计专注度，提高实际工作效率。比如，在第八届绿色电源和电源管理技术研讨会场，飞兆半导体推出了用于前沿小型太阳能与通信电源系统的高能效方案，以高能效功率解决方案提供专为实现最小尺寸、最高可靠性和最佳散热性能而设计的先进封装，提供针对功率和移动应用而优化的自有工艺技术等，帮助客户解决设计难题。而Exa r公司的四通道数字电源解决方案，针对现代系统需要电源同时具备的三种能力：功率转换满足系统的最基本需求：功率管理提升系统的灵活性：电源通讯提升了系统的智能性。同时还尽可能帮助设计者实现简单易用并且成本优势。
LED的热潮
倡导绿色能源不仅需要高效率的电源，还需要更多节能科技的应用，比如最近比较热门的LED技术。据统计，受照明和背光两大主要LED应用需求的驱动，全球LED市场规模将以超过25％的年均增长率在2013年达到3504L美元，中国市场增长更为迅速，年均增长保持在35％以上，2013年市场规模超过400亿元。
LED的普及离不开LED驱动技术的发展，可以说，促使LED普及的一个重要因素是便宜可靠的驱动解决方案，此外影响LED芯片的驱动力中，LED的光输出以及成本的下降是主导因素。每流明的成本，即用户为照明所付的费用正在迅速降低。散热也很重要，因此优化PCB(印制电路板)布局非常关键。而更重要的则是避免热耗散，与其在散热方面做出额外的努力，不如采用更有效的驱动器架构，如LED电源的智能调节。研发动向方面，在非常薄的LED电视和超薄手机中，LED的光输出越来越多，而封装则变得越来越纤薄。采用更好的色域使照明变得更加自然也是业内重要的发展动向。奥地利微电子高级应用工程师李圣均强调对于L ED驱动器制造商来说、需要更紧密地与整机制造商进行合作，从而开发出切合最新LED技术发展趋势的驱动器解决方案，最热门的3DTV LED背光就是与整机厂商共同开发的成功案例。
2007-2012年，商业、工业、住宅家用照明成为LED照明增长最为快速的市场，其中到2012年商业和工业领域LED照明将增长58％，住宅领域增长102％，市场前景非常诱人。不过，目前LED照明仍存在光效偏低、光衰大，散热方案解决不好、产品一致性差等缺陷。为了满足LED照明企业的市场需求，安森美半导体特别推出了针对LED照明应用的电源驱动解决方案，涵盖了交流一直流(Ac―Dc)LED方案、直流一直流(Dc.Dc)及手电筒LED方案、线性恒流调整器(CCR)LED方案等。安森美电源及便携产品全球销售及营销高级总监郑兆雄特别强调，新能源技术的发展及应用越来越受到瞩目，太阳能LED街道照明就是其中一例。安森美针对太阳能LED街道照明应用提供涵盖从太阳能板到LED照明的全套方案，其中就包括采用最大峰值功率追踪(MPPT)技术的NCPl 294太阳能充电控制器及NCL30131 LED升压驱动器等关键器件。
电源半导体技术发展
依照绿色能源概念的要求，目前的市场发展趋势显示，半导体产品必须具备高能源效率、易于使用及符合环保要求等优点，才可满足市场需求。其中，提高成本效益及缩短设计时间是所有客户面对的问题，因为他们拥有的资源比以前少，设计时间也更短，因此需要供应商提供更多支持以开发独特的电子系统，才能在指定时间内完成设计并进行生产，将新产品尽快推向市场。另外，当前环境是重要的考量因素，因此对符合环保要求，节能高效产品的需求与日俱增。安森美郑兆雄强调，电源半导体产品的主体发展趋势及市场需求就是提供能效，不仅注重提升工作模式下的效率，还改善功率因子，降低空载及轻载能耗，帮助节能降耗。特别是延长电池供电便携设备的电池使用时间。此外，提高产品集成度、减少元器件使用数量、减小PCB占用空间及高度以适应纤薄小巧设计、集成强固保护特性、采用先进封装等。
功率半导体发展趋势
飞兆半导体韩国功率转换部门副总裁赵东辉详细介绍了电源应用中的功率半导体主要技术发展趋势。人们的日常生活中，功率半导体器件应用广泛，从超便携通信产品直到航空宇航设备。最普遍的功率应用是转换、管理和分配。这些应用的基本子系统包括AC-DC、DC-DC7~[DC-AC，所有三种子系统的主要发展推动力量是采用性能更高的开关和控制电路。发展趋势是在系统加入更多的功率电子内容，以便提供各种功能如更便捷的显示f用于消费电子产品的LED显示)、通信(联网)，以及系统监控和保护。为了迎合系统发展趋势，功率半导体供应商正在推出具有高能效水平、高集成度的器件。
在功率分立器件方面，MOSFET正在从平面技术转向Super lunction(电荷平衡)技术，以期改善导通状态电阻率(Rds(on))并实现快速开关。至于IGBT技术，则应用沟槽技术来减小片上横向隔离结构的尺寸，有助于减小芯片面积，同时保挣l生能。据报道，功率分立器件供应商几乎达到了基底材料一硅材料的极限。因而，新材料半导体器件预计将会替代传统的硅半导体器件。宽带隙(WBG)半导体器件如SiC和GaN开关正在涌现，这些器件采用高成本效益的工艺技术来达到规模经济效益，从而保障大批量生产率。大规模推出WBG半导体的速度取决于市场的需求。市场对高效率、高密度和高温度应用器件的需求不断增长，推动功率半导体供应商以较预期更快的速度投入WBG半导体产品的竞争之中。
半导体器件的可靠性范文第8篇
关键词：电子元器件 性能选择
中图分类号：F407文献标识码： A
1 常用电子元器件及其性能
1)电阻器。①电阻器的基本作用。电阻器在电路中的作用，遵循欧姆定律的原则，可知回路内的电流与电源电势成正比，而与电阻值成反比。也就是说电阻在电路中主要起分压和限流的作用。②电阻器的分类。电阻器可分为固定式电阻器和可调（变）式电阻器两大类。根据材料和结构的不同又可分为以下几类：碳膜电阻器、金属膜电阻器、绕线电阻器。③电阻器的技术参数。电阻的主要技术参数有两项：标称阻值和标称功率。标称阻值是指电阻体表面上标注的电阻值。标称功率是指电阻器在直流或交流电路中，在一定大气压和规定的温度下，长期连续工作所允许承受的最大功率。电阻器的标称阻值和误差等级一般标注在电阻体上面，通常有直接标注法和色码（环）标注法两种方法。一是：直接标注法。直接标注法就是直接将电阻器的标称值和误差等级的数字标注在电阻体上。实际使用中，电阻器表面上的单位常省略或简写。二是：色码（环）标注法。为了能从电阻体的各个方向都能看清标注内容，有的电阻器用不同的色环来表示阻值和误差。④电阻器的使用常识。电阻器接入电路时，其引出线的长度以 8～15mm 为宜，不能过长或太短，也不要从根部打弯，否则容易折断,电阻器在存放和使用过程中，要保持漆膜的完整，不允许用锉、刮电阻膜的方法来改变电阻器的阻值，因为漆膜脱落后，电阻器的防潮性能变坏，无法保证正常工作。
2)电容器
电容器的基本作用电容器具有贮存电能和释放电能的基本功能。在充电期间,电容器上的电荷按指数增长,电路中有一按指数衰减的充电电流。放电期间,电容器上电荷和电压按指数
下降,电路中有一按指数衰减的放电电流。在充放电过程中,电容两端的电压不可能突变。容量较大的电容器的储存时间不能太久，否则需要重新激活才可使用。
3）变压器
变压器在电路中主要完成能量和信号传递。在输电方面,当输送功率及负载功率因数一定时,电压愈高,则线路电流愈小。因此在输电时必须利用变压器将电压升高。在用电方面,为了保证用电的安全和合乎用电设备的电压要求,还要利用变压器将电压降低。在电子线路中，根据变压器的结构和用途一般可分为高频变压器（天线线圈）、中频变压器（俗称中周）、低频输入变压器、低频输出变压器等。天线线圈通常会在磁棒上使用，能提高天线线圈的传输效率，增强接收机的抗干扰能力。
4）半导体分立元件
二极管是一种具有单向导电特性或非线性电流电压特性的两极半导体器件。利用单向导电性可以很方便地实现整流、检波、限幅、续流等目的。
三极管的用途极广,但归纳起来可以分为放大和开关作用两个方面。无论哪种
用途,都是基于它对电流控制功能。
5）开关元件
开关元件一般包括陶瓷气体放电管、玻璃放电管和半导体过压保护器。这三种类型的最大优势是开关元件导通前，其全部处于开路状态，电阻较大且少有漏电流，导通后，就会处于短路状态，即便压降较小，也可以通过较大的电流。而三种类型开关元件各有优势。开关元器件类型中除了一些半导体过压保护外，其都具有双向特性。而陶瓷气体放电管和玻璃放电管的电容相对较小。电压速度来说，玻璃放电管和半导体过压保护器的响应速度比较快，甚至达到ns量级。玻璃放电管的击穿电压则是这三类开关元件最高的，虽然半导体过压保护器击穿电压不如玻璃放电管高，但是其穿击电压准确性是较高的。然而开关元件三种类型有优势的同时，也有劣势，尤其是陶瓷体放电管。因电气电离需要一定时间，其反应速度相对于其他开关元件类型，响应速度较慢。这就使得其在开通之前，就有较大漏电流。
6）防过流元件
防过流元件中应该有自恢复保险丝和电流保险丝、电阻，而防过热保护和过热检测元件则应该有温度保险管和温度保险丝。之所以要用自恢复保险丝是因为其属于温度系数热敏电阻。将其应用在防过流和防过热元件时，其电流可能会小于保持电流，这时的电阻也会随之变小。
7）限压元件
限压元件进行分析
限压元件主要包括压敏电阻和TVS管。这两类限压元件在实际应用过程中，有着和二极管一样的限压性能。如果导通电压大于外压电压时，其内阻会很大，其漏电流也相对较小。如果导通电压小于外加电压时，其内阻就会变小，其电流也会随之增大，甚至产生较大的过电流。即便电流较大，对设备两端电压的影响也并不是很大，只有小幅度的上升。同时这两种限压元件也具有低压到高压系列值，可以在多种电压电路中使用。但因这两种限压元件电容相对较大，不能在高频电路中使用。压敏电阻作为硅化晶半导体过电压抑制器, 是较为典型的过电压保护器。其在实际应用过程中是随着外加电压进行变化的非线性元件，和放电气管比较，其对冲击电压的影响速度更快。同时压敏电阻也能承受较大的浪涌电流，最大能承受上百kA浪涌电流。然而因压敏电阻漏电流较大，其分线性较差，即使较放电气管响应速度快，但是其限制大电流较高，其承受冲击能力将会随着冲击次数的增加而减弱，其老化程度也较快，与TVS管相比，压敏电阻反应速度略逊一筹；而TVS管非线性性能与稳压管性能相似，其不仅具有动态电阻低、限制电压低优势，同时也有不易老化、使用寿命长和反应快等优势。然而TVS管在实际应用过程中，通流能力比压敏电阻较小弱。
二、元器件的选择
根据元器件的使用部位的电性能、 体积、质量等要求， 在元器件优选或选用目录中选择元器件的品种、 规格， 并留有足够的余量；根据元器件使用的环境要求， 选择元器件的封装形式、 引线涂覆及辐射强度保证 （RHA）等级等环境适应能力 （不同的应用环境对电子元器件的选用附加要求和试验项目也不同）；根据整机的可靠性要求来选择元器件的质量等级。在元器件选用方面， 许多设计人员往往只注意元器件的性能指标和温度范围是否符合整机的要求， 而忽略了元器件的质量等级、 考核标准和失效模式等与整机可靠性的密切关系， 从而使整机常常出现性能合格， 但可靠性考核却难以通过的情况。因此， 必须对电子元器件的选择和使用加以严格控制， 从元器件可靠性的两个方面着手， 首先选用有质量保证的、 经实践证明其固有可靠性较高的产品。 其次， 应开展二次筛选、 降额设计和热设计等可靠性设计， 并建立完整的质量跟踪体系及质量数据库， 从而形成一种闭环控制系统， 提高元器件的使用可靠性。
1）元器件的技术性能、 执行标准、 质量等级和使用条件等应满足电子装备的要求；
2） 优先选用列入军用电子元器件合格产品目录 （QPL） 及合格制造厂目录 （QML） 中的元器件；
3） 优先选择经认定合格、 质量有保证、 供货及时、 价格合理、 技术服务好以及具有良好信誉的合格电子元器件科研生产单位生产的元器件；
4） 优先选用经工程实践证明质量稳定、 可靠性高、 有发展前景以及供货有保障的标准电子元器件；
5） 应最大限度地压缩元器件品种、 规格和生产单位；
6） 在满足质量要求的前提下， 性价比相当时，应优先选用国产电子元器件， 尽量减少选用进口电子元器件；
7） 不选用未经设计定型的新研发的元器件、 已停产或将要停产的电子元器件；
8） 限制使用质量等级不能完全满足电子装备要求但为实现整机功能而不得不使用的电子元器件；