Войти
Предохранитель - это электрическое устройство, которое выполняет функцию, противоположную функции предохранителя . В то время как предохранитель начинается с низкого сопротивления и предназначен для постоянного разрыва электропроводящего пути (обычно, когда ток на пути превышает указанный предел), антипробегатель запускается с высоким сопротивление, и его программирование преобразует его в постоянный токопроводящий путь (обычно, когда напряжение на предохранителе превышает определенный уровень). Эта технология имеет множество приложений.
Антифузы наиболее известны тем, что используют их в миниатюрных (или миниатюрных) низковольтных устройствах Рождество огни деревьев. Обычно (для работы от сетевого напряжения) лампы подключаются по схеме серии. (Более крупные традиционные светильники типа C7 и C9 подключаются параллельно и рассчитаны на работу непосредственно при напряжении сети.) Поскольку последовательная цепочка выйдет из строя из-за выхода из строя одной лампы, каждая В лампочке установлен предохранитель. Когда лампа перегорает, все напряжение сети подается на одну перегоревшую лампу. Это быстро вызывает короткое замыкание перегоревшей лампы предохранителем, позволяя возобновить работу последовательной цепи, хотя теперь на каждую из оставшихся ламп подается большая часть сетевого напряжения. Антифузионный предохранитель изготовлен из проволоки с высокопрочным покрытием, которая наматывается на две вертикальные опорные проволоки внутри колбы. Изоляция провода предохранителя выдерживает обычное низкое напряжение, приложенное к исправной лампе, но быстро выходит из строя при полном напряжении сети, обеспечивая действие предохранителя. Иногда изоляция не может сломаться сама по себе, но при нажатии на перегоревшую лампу обычно происходит подключение. Часто специальная лампа без предохранителя и часто немного другого номинала (поэтому она перегорает первой, когда напряжение становится слишком высоким), известная как «лампа с предохранителем», включается в цепочку огней для защиты от возможности серьезного перегрузки по току, если слишком много лампочки выходят из строя.
Антифузионные предохранители широко используются для постоянного программирования интегральных схем (ИС).
Некоторые программируемые логические устройства (PLD), такие как структурированные ASIC, используют технологию предохранителей для настройки логических схем и создания индивидуальной конструкции на основе стандартной конструкции IC. ПЛИС с защитой от предохранителя программируются один раз, в отличие от других ПЛИС, основанных на SRAM и которые можно перепрограммировать для исправления логических ошибок или добавления новых функций. PLD с защитой от предохранителя имеют преимущества перед PLD на основе SRAM в том, что, как и ASIC, их не нужно настраивать каждый раз при подаче питания. Они могут быть менее восприимчивы к альфа-частицам, которые могут вызывать сбои в работе схем. Кроме того, схемы, построенные через постоянные токопроводящие пути предохранителя, могут быть быстрее, чем аналогичные схемы, реализованные в PLD с использованием технологии SRAM. называет свои антифузионные предохранители «ViaLinks», потому что перегоревшие предохранители создают соединение между двумя пересекающимися слоями проводки на микросхеме так же, как через на печатной плате создает соединение между слоями меди.
Антивирусы могут использоваться в программируемой постоянной памяти (PROM ). Каждый бит содержит как предохранитель, так и антипредохранитель и программируется срабатыванием одного из двух. Это программирование, выполняемое после изготовления, является постоянным и необратимым.
Диэлектрические антифлюзы используют очень тонкий оксидный барьер между парой проводников. Формирование проводящего канала осуществляется путем пробоя диэлектрика , вызванного импульсом высокого напряжения. Диэлектрические антифризеры обычно используются в процессах CMOS и BiCMOS, так как требуемая толщина оксидного слоя ниже, чем в биполярных процессах.
Один из подходов для ИС, в которых используется технология антиплавкого предохранителя, заключается в использовании тонкого барьера из непроводящего аморфного кремния между двумя металлическими проводниками.. Когда к аморфному кремнию прикладывают достаточно высокое напряжение, он превращается в поликристаллический кремний-металлический сплав с низким сопротивлением, который является проводящим.
Аморфный кремний - это материал, который обычно не используется ни в биполярных, ни в КМОП-процессах, и требует дополнительного этапа производства.
Предохранитель обычно срабатывает при токе приблизительно 5 мА. С полидиффузионным антиплавом высокая плотность тока создает тепло, которое плавит тонкий изолирующий слой между поликремнием и диффузионными электродами, создавая постоянную резистивную кремниевую связь.
Стабилитроны можно использовать в качестве антифузоров. p-n переход, служащий таким диодом, перегружен выбросом тока и перегрет. При температурах выше 100 ° C и плотностях тока выше 10 А / см металлизация претерпевает электромиграцию и образует всплески в переходе, замыкая его; этот процесс известен в отрасли как стабилитрон . Пик формируется на поверхности кремния и немного ниже, чуть ниже пассивирующего слоя, не повреждая его. Таким образом, проводящий шунт не нарушает целостность и надежность полупроводникового прибора. Обычно для обычных биполярных устройств достаточно импульса в несколько миллисекунд при 100-200 мА для неоптимизированной конструкции с предохранителем; специализированные сооружения будут иметь более низкие требования к мощности. Результирующее сопротивление перехода находится в пределах 10 Ом.
Стабилитроны можно изготавливать без дополнительных этапов производства с использованием большинства КМОП, БиКМОП и биполярных процессов; отсюда их популярность в схемах аналоговых и смешанных сигналов. Исторически они использовались особенно в биполярных процессах, где тонкий оксид, необходимый для диэлектрических антифузоров, недоступен. Однако их недостатком является меньшая эффективность по площади по сравнению с другими типами.
Стандартная структура транзистора NPN часто используется в обычных биполярных процессах в качестве предохранителя. Специальная конструкция, оптимизированная для этой цели, может быть использована там, где антифузор является неотъемлемой частью конструкции. Клеммы предохранителей обычно доступны как контактные площадки, и процесс обрезки выполняется перед соединением проводов и герметизацией микросхемы. Поскольку количество контактных площадок ограничено для данного размера микросхемы, используются различные стратегии мультиплексирования для большего количества антифузоров. В некоторых случаях комбинированная схема с стабилитронами и транзисторами может использоваться для формирования матрицы переключения; с дополнительными стабилитронами подстройка (при которой используются напряжения, превышающие нормальное рабочее напряжение микросхемы) может выполняться даже после упаковки микросхемы.
Стабилитрон часто используется в схемах со смешанными сигналами для подстройки значений аналоговых компонентов. Например, прецизионный резистор может быть изготовлен путем формирования нескольких последовательных резисторов с включенными в параллель стабилитронами (ориентированными так, чтобы быть непроводящими при нормальной работе устройства), а затем закорачиванием выбранных стабилитронов для шунтирования нежелательных резисторов. При таком подходе можно только снизить номинал получившегося резистора. Следовательно, необходимо сместить производственные допуски так, чтобы наименьшее обычно производимое значение было равно или больше желаемого значения. Параллельные резисторы не могут иметь слишком низкое значение, так как это приведет к снижению тока отключения; в таких случаях используется последовательно-параллельная комбинация резисторов и антифузоров.
Подобно тому, как использовались огни рождественской елки, до появления разрядные лампы высокой интенсивности, уличные фонари схемы с использованием ламп накаливания часто эксплуатировались как цепи высокого напряжения. Каждый индивидуальный уличный фонарь был снабжен вырезом для пленки; небольшой диск из изоляционной пленки, разделяющий два контакта, соединенных с двумя проводами, ведущими к лампе. Таким же образом, как и в случае с рождественскими гирляндами, описанными выше, в случае выхода лампы из строя все напряжение цепи уличного освещения (тысячи вольт) прикладывалось к изолирующей пленке в вырезе, что приводило к ее разрыву. Таким образом, вышла из строя лампа и восстановлено освещение на остальной части улицы. В отличие от рождественских огней, схема обычно содержала автоматическое устройство для регулирования электрического тока, протекающего в цепи, например трансформатор постоянного тока. По мере того, как каждая последовательная лампа перегорала и закорачивалась, регулятор переменного тока уменьшал напряжение, благодаря чему каждая оставшаяся лампа работала с нормальным напряжением, током, яркостью и ожидаемым сроком службы. Когда вышедшую из строя лампу, наконец, заменили, также установили новый кусок пленки, снова разделив электрические контакты в вырезе. Этот стиль уличного освещения можно было узнать по большому изолятору фарфора, который отделял лампу и рефлектор от кронштейна крепления светильника; изолятор был необходим, потому что два контакта в основании лампы могли нормально работать при потенциале в несколько тысяч вольт над землей.
