KR100335806B1 - 서지흡수관 - Google Patents

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KR100335806B1
KR100335806B1 KR1019950002021A KR19950002021A KR100335806B1 KR 100335806 B1 KR100335806 B1 KR 100335806B1 KR 1019950002021 A KR1019950002021 A KR 1019950002021A KR 19950002021 A KR19950002021 A KR 19950002021A KR 100335806 B1 KR100335806 B1 KR 100335806B1
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Abstract

본 발명은 하우징, 전극 바, 리드, 및 공기 체임버를 구비하는 서지 흡수관에 관한 것으로서, 도전성 및 비도전성 재료층으로 구성된 튜브 코아가 상기 전극 바 사이에 제공되며, 상기 공기 체임버는 불활성 가스로 차있음을 특징으로한다. 도전성층 및 비도전성층의 재료는 임의적으로 적층되어 집적체를 형성하며, 튜브 코아의 형상은 게단형이거나 탑형태이다. 동작 전압은 80V 내지 3600V 이거나 더 높으며, 광선 방출 시간은 시간은 10-6이하이다.
본 흡수관은 다양한 원인으로인한 정전기와 서지 웨이브를 흡수하기위하여 다양한 전자 회로에 광범위하게 사용되며, 과전압 방지를 수행하는데에 기여도한다.

Description

서지 흡수관
본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 특히 서지 흡수관에관한 것이다.
포유(stray) 웨이브, 잡음, 또는 정전 교란은 현대의 전자 장치에 있어서 근본적인 난제이며, 고전압 펄스 웨이브의 출현은 전자 장치인 반도체 장치에 오동작을 유발시키거나, 상기 반도체와 장치에 손상을 초래한다. 상기의 기술적 문제점은 서지 흡수관을 사용하여 해결할수있다.
공지된 서지 흡수관은 마이크로 그루브에 의하여 분할된 도전성 필름 구조로 이루어져있다. 이러한 서지 흡수관의 스위칭 전압은 자유로이 선택되어지지않고, 따라서 그의 적용은 심히 제한된다. 미합중국 특허 제 4,727, 350 호에는 외부의 유리껍질내에 봉합되고, 교차하는 마이크로 그루브를 갖는 도전성 필름으로 덮혀있는 실린더형 튜브 코아를 구비하는 서지 흡수관이 제안되어있다. 상기 구조를 갖는 흡수관을 적용하는 분야를 넓힐숭있다. 그러나, 상기의 구조는 상대적으로 제조하기 어렵고, 그 부피가 크며, 특히 동작 속도가 느리며 안정성과 내구성이 빈약하기에 실질적인 조건들을 충족시킬수없다.
따라서, 종래 기술의 결점을 극복하기위하여, 구조가 간단하고, 크기가 작고, 성능이 우수하고 응답이 빠른 서지 흡수관을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 목적은 다음의 기술적 처리에 의하여 얻어진다.
본 발명의 목적은 하우징과, 전극 바와, 전극 바에 연결된 리드 또는 단자와, 공기 체임버를 구비하는 서지 흡수관에 관한 것으로, 도전성 재료층과 비도전성 재료층으로 구성된 튜브 코아는 상기 전극 바 사이에 제공되고, 상기 공기 체임버내에 주입된 가스는 아르곤 또는 헬륨, 네온, 크립톤, 크세논, 및 라돈, 또는 SF6중에서 선택된 하나 이상의 불활성 가스가 혼합된 아르곤 혼합물임을 특징으로하고, 상기 흡수관의 동작 전압은 80V 내지 3600V 이거나 그 이상이며, 서지 흡수 시간은 0.000001 초( 10-6초) 이하이다. 본 발명의 튜브 코아는 하나 이상의 상기 도전성 재료층과 하나 이상의 비도전성 재료층으로 구성될수있다. 또한, 본 발명의 튜브 코아는 복수개의 도전성 재료층과 비도전성 재료층을 연속적으로 적층시켜 구성된 집적체이거나, 복수개의 도전성 재료층과 비도전성 재료층을 비연속적으로 적층시켜 구성된 집적체일수 있다.
상기의 튜브 코아는 입방체형, 실린더형, 및 경사지거나 탑과같은 형상일수있다.
본 발명의 서지 흡수관에 있어서, 상기 튜브 코아는, 도전성 재료층과 비도전성 재료충의 적층되어 구성된, 두개 이상의 상호 중첩된 튜브 코아로 이루어진 불규칙 튜브 코아일수있다.
상기 튜브 코아의 비도전성층을 구성하는 재료는 세라믹, 또는 유리, 또는 세라믹과 유리의 혼합물에서 선택된다. 상기 도전성층의 재료는 단결정 실리콘(P-형, N-형, 또는 혼합된 N-형 및 P-형), 텅스텐 구리 및 알루미늄 등의 금속, 또는 스테인레스 강철과 듀랄루민등의 금속 합금에서 선택된다.
본 발명의 서지 흡수관의 하우징은 유리 또는 플라스틱으로 봉합된 껍질일수있다.
상기 가스 혼합물에서의 아르곤 양은 3% 이상이다.
상기 흡수관은 동작 속도가 빠르고 메모리 용량이 높은 전자 컴퓨터를 리세트시키는데 있어서 중요한 소자로서 사용되는 회로와같은 매우 복잡한 전자 기술 회로에서 광범위하게 사용할수있다. 다른 전자 장치 또는 컴퓨터 디스플레이의 빈번한 ON/OFF 깜빡임에 의하여 발생된 서지 웨이브로인하여 전자 장치에 미치는 결과는 완전히 해결할수있다.
또한, 본 흡수관은, 전화기 장치, 라디오, 팩시밀리, 모뎀, 프로그램 제어 전화 교환기처럼 전화선으로 연결된 장치와, 증폭기, 테이프 레코더, 차량 라디오, 무선 송수신기, 센서의 신호선처럼 안테나와 신호선에 연결된 장치와, 디스플레이나 모니터같이 정전기 방지가 필요한 장치와, 가정용 전기 기기 및 컴퓨터 제어된 전자 상품에도 사용할수있다. 또한, 본 흡수관은 과전압 방지 기능을 가진다. 본 흡수관은 정전기로 인한 주행한 결과를 해결할수있는 효율적인 전자 장치이다.
본 발명은 첨부 도면과 실시예와 관련되어 설명될 것이다.
제 1 도에서, 본 발명의 서지 흡수관은 일반적으로 유리 껍질(1)로 되어 있는 하우징과, 듀메트(Dumet) 전극 바와같은 전극 바(2)와, 상기 전극 바에 연결된 두 개의 리드(3), 또는 리드가 없는 두 개의 단자(3)(제 2 도)를 구비하며; 전극 바 사이에 위치하여있고 상기 전극 바 중의 한 단추에 연결되어있는 튜브 코아(5)를 구비하며, 상기 튜브 코아는 입방체형이거나 실린더형(제 10 도) 일수있고 바람직하게는 상대적으로 하부만이 더 넓고 상부단이 더 좁은 계단형 구조일수있으며, 또는 탑과같은 형태의 구조일수있다. 튜브 코아의 하층은 텅스텐과같은 도전성 재료층(5a)이고, 튜브 코아의 상층은 세라믹과같은 비도전성 재료층(5b)이다. 다시 말하면, 비도전성 재료층(5b)은 탑 형태의 도전성 재료층(5a)의 상부 표면상에 위치한다. 상기 봉합된 하우징에서, 불활성 가스 및 바람직하게는 아르곤같은 가스로 차있는 공기 체임버(4)는 상기 두 개의 전극 바 사이에 형성된다.
본 발명은 고전압의 스프레이 웨이브와 서지 펄스를 효과적으로 흡수할수있는 다이오드에 관한것으로서, 전기 에너지를 사용하고 흡수할수있도록 전기 에너지를 광 에너지로 변환시키는 원리를 사용하여 제조되었다. 상기 흡수관의 반응 특성은 LED 와는 상이하다. 상기 흡수관의 빛 방출은 순간적이지만, 발광 다이오드(LED) 또는 방전 튜브의 빛 방출 현상은 고광도에서 소광으로 점차적으로 약해진다.
튜브 코아의 표면적과 공기 체임버의 체적이 더 커질수록, 전기-광 에너지 변환의 속도는 더 빨라진다는 것을 발명자는 발견하였다. 본 발명 서지 흡수관의 튜브 코아는 특이한 구조로 만들어졌는데, 계단진 형상이나 탑 형상의 구조, 그리고 불규칙적으로 중첩된 구조로 되어있으며, 이것은 크기가 계단식으로 서서히 감소하는 복수개의 입방체나 실린더의 접속으로 이루어진다.
상기 구조는 공기 체임버내의 가스와 도전성 재료층(5a)간의 접촉면을 증가시키고, 따라서 전기에너지에서 광 에너지로의 변환 속도를 증가시킬수있다.
상기 변환 속도 또는 서지 흡수 속도는 본 발명 흡수관의 기술적 성능과 직접 관련되어있다.
언급된 미합중국 특허 제 4,727,350 호에 기술된 서지 흡수관과 비교하여보면, 본 발명의 흡수관은 작동 수명이 길고 내구성이 크게 증가한다는 장점을 가지며, 따라서 전기 장치에의 적용에있어서 실패율이 크게 감소하였다.
본 발명에서, 도전성 재료층과 비도전성 재료층으로 되어있는 튜브 코아의 구성은 유일한 것이 아니며 구성을 한계짓는 것도 아니다. 본 발명의 튜브 코아는 하나 이상의 도전성 재료층과 하나 이상의 비도전성 재료층으로 적층된 임의의 다층 구조일수있다. 예를들면, 비도전성층(검은 색으로 표시), 도전성층, 비도전성층 및 도전성층(계단형 구조의 제 4 도); 또는 도전성층, 비도전성층 및 도전성층(제 5 도); 또는 비도전성층, 도전성층 및 비도전성층(제 6 도); 또는 비도전성층, 도전성층, 비도전성층, 도전성층 및 비도전성층(제 7 도); 또는 비도전성층, 도전성층, 비도전성층, 및 도전성층(제 8도); 또는 제 9 도의 구조 등과같은 순서로 상기 층들은 적층된다. 적층순서와 적층 횟수는 제한되지 않는다.
기술된 적층 튜브 코아의 형상은 입방체, 실린더형, 볼록형, 계단형 구조, 또는 탑형태의 구조가 될수있다.
본 발명에 있어서, 본 기술의 당업자에게 알려진 박막 프로세스 또는 두꺼운 막 프로세스를 이용하여 튜브 코아를 준비할수있다.
일반적으로, 튜브 코아의 도전성 재료층과 비도전성 재료층의 두께는 한정되지않으며, 동작 전압과 서지 전류 용량과 소정의 동작 수명에 따라서 정해질수있으며, 도전성층의 두께는 비도전성층의 두께보다 더클수도 있으며 그 반대일수도있다.
상술한바와같이, 본 발명의 서지 흡수관에 있어서, 상기 튜브 코아는, 도전성 재료층과 비도전성 재료층으로 구성된 두개 이상의 튜브 코아를 임의적으로 중첩함으로서, 불규칙한 형상의 튜브 코아로 만들어진다. 상기의 중첩법은 본 발명의 서지 흡수관의 제조시에 타당하며, 실질적으로, 도전성 재료층과 비도전성 재료층으로 각각 구성된 두 개 이상의 칩은 튜브 하우징내에 위치하도록 선택되어져서 상기 두 개 이상의 칩은 서로 불규칙하게 접촉하며, 따라서 정해진 형태가 없는 튜브 코아가 형성되지만, 최종적으로 얻어진 도전성층과 비도전성층의 표면은 상기 두 개의 전극 바 사이의 축에 대하여 수직이다.
실시예1.
내부 직경이 약 0.66mm 인 국제 공통규격 DO-34 형 유리 다이오드 껍질을 선택하고, 제 3 도에 도시된 본 발명 튜브 코아를 사용하였으며, 본 튜브코아의 치수는 상기 DO-34 형의 내부 직경에 적합하고, 즉 튜브 코아의 하부직경 또는 4변형의 대각선은 0.66mm 이고, 상기 튜브 코아의 하부상의 도전성층 재료는 두께가 0.20mm 인 단결정 실리콘이고, 상부층은 두께가 0.04mm 인 세라믹이며, 서지 흡수관(튜브 1)은 아르곤이 가득찬 상태에서 소결되어 봉합되었고, 이는 본 기술의 당업자에게 공짇된 공통 유리 봉합 다이오드를 준비하는 방법과 유사하다.
공기 체임버는 순수한 아르곤으로 차있다.
실시예 2.
내부 직경이 약 0.76mm 인 국제 공통규격 DO-35 형 유리 다이오드 껍질이 선택되었다. 서지 흡수관내의 튜브 코아 형상이 제 1 도에 도시된 구조라는 것과 도전성층 및 비도전성층의 재료가 각각 텅스텐과 유리라는 것을 제외하면, 본 서지흡수관은 실시예 1 의 경우와 비슷한 방법으로 제조되었다.
결과적인 서지 흡수관은 튜브 2 로 명명된다. 상기 흡수관의 도전성층 두께는 0.28mm이고, 비도전성층 두께는 0.08mm이었다.
공기 체임버는 아르곤과 니트로겐의 혼합물로 차있으며, 아르곤의 양은 30% 이었다.
실시예 3.
서지 흡수관은 실시예 1 의 경우와 동일한 방법으로 제조되었다.
서지 흡수관내의 튜브 코아 형상이 제 8 도에 도시된 구조라는 것과 도전성층 및 비도전성층의 재료가 각각 텅스텐과 세라믹이라는 것을 제외하면, 본 서지 흡수관은 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조되었다. 제조된 서지 흡수관은 튜브 3 으로 명명된다. 상기 흡수관의 튜브 코아는 제 3 도에 도시된 것과 같이 두개의 구조를 적층하여 구성된다.
공기 체임버는 아르곤과 헬륨의 혼합물로 차있으며, 아르곤의 양은 70%이었다.
실시예 4.
내부 직경이 약 1.53mm 이고 리드의 직경은 0.5mm( Ф 0.5mm)인 국제 공통규격 DO-41 형 유리 다이오드 껍질이 선택되었다. 서지 흡수관내의 튜브코아 형상이 제 5 도에 도시된 구조라는 것과 도전성층 및 비도전성층의 재료가 각각 단결정 실리콘과 세라믹이라는 것을 제외하면, 본 서지 흡수관은 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조되었다. 이렇게 얻어진 상기 서지 흡수관은 튜브 4 로 명명된다. 상기 서지흡수관의 도전성층의 두께는 0.2mm 이었고, 비도전성층의 두께는 0.28mm 이었다. 상기 흡수관의 튜브 코아의 치수는 1.0 × 1.0 mm 이었다.
공기 체임버는 아르곤과 라돈의 혼합물로 차있으며, 아르곤의 양은 90%이었다.
실시예 5.
외부 직경이 2.6mm(Ф2.6mm)인 유리 다이오드 껍질이 선택되었으며, 그의 내부 직경은 약 1.53mm이고, 리드의 직경은 0.5mm(Ф0.5mm) 이었다. 서지 흡수관내의 튜브 코아 형상이 제 6도에 도시된 구조, 즉 제 3도에 도시된 튜브 코아를 중첩시켜 형성한 집적된 튜브 코아라는 것과 도전성층 및 비도전성층의 재료가 각각 단결정 실리콘과 유리라는 것을 제외하면, 본 서지 흡수관은 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조되었다. 이렇게 얻어진 상기 서지 흡수관은 튜브 5로 명명된다.
공기 체임버는 순수한 아르곤으로 차있다.
실시예 6.
외부 직경이 3.1mm(Ф 3.1mm)인 유리 다이오드 덮개가 선택되었으며, 그의 내부 직경은 약 1.75mm이고, 리드의 직경은 0.5mm(Ф 0.5mm)이었다. 서지 흡수관내의 튜브 코아 형상이 제 9도에 도시된 구조라는 것과 도전성층 및 비도전성층의 재료가 각각 단결정 텅스텐과 유리라는 것을 제외하면, 본 서지 흡수관은 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조되었다. 이렇게 얻어진 상기 서지 흡수관은 튜브 6 으로 명명된다.
공기 체임버는 SF6으로 차있으며, 그 순도는 99% 이다.
실험 1.
다음의 실험에서, 상기 실시예 1 내지 6 (튜브 1 내지 튜브 6)에서 얻어진 서지 흡수관은 본 기술의 당업자에게 공지된 방법으로 각각 테스트되었다. 선택된 테스트 값은 동작 전압, 절연 저항, 정전 용량, 서지 수명, 및 서지 전류 커패시티와같이, 다음의 표 1 과 2 에 기록된 기술적 파라미터이다.
기술적 성능과 결과는 표 1 과 2 에 각각 나타내었다.
본 실험에서, 상기 전류값과 전압값은 " 가변 DC 고정 전압 고정 전류 전원 " ( METRONIX, Model HSV2K-100, Power supplies 0-2KV, 100 mA )으로 만들어진 항전압 장치로서 측정하였다. 상기 저항값은 Component Tester (ADEX Corporation, Model 1-808-BTL) 장치로 측정되었다.
표 1
표 2
DOC 사이클: (10×1000)μ초, (100×1000)μ초-1KV 각각 12 번
실험 2.
실시예 1 - 6 에서 얻은 본 발명의 서지 흡수관의 안정성은 본 기술의 당업자에게 공지된 수단과 방법으로서 테스트되었으며, 사용된 기술적 파라미터들은 동작 수명, 항저온, 열저항, 습도 저항, 온도 적응이었다. 그 결과는 표 3 에 나타내었다.
표 3
상기의 방법으로서 여섯 종류의 서지 흡수관을 테스트한후, 표 1 과 표 2 에 표시한 동작 전압, 절연 저항, 정전 용량, 상기 서지 흡수관의 서지 용량과 서지 수명은 상기 표의 소정 범위내의 값을 가졌다.
제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예에의한 서지 흡수관 구조도.
제 2 도는 본 발명의 다른 실시예에의한 서지 흡수관 구조도.
제 3 도는 본 발명 서지 흡수관의 튜브 코아 구조도.
제 4 도는 본 발명 서지 흡수관의 튜브 코아의 다른 구조도.
제 5 도는 본 발명 서지 흡수관의 튜브 코아의 또다른 구조도.
제 6 도는 본 발명 서지 흡수관의 튜브 코아의 또다른 구조도.
제 7 도는 본 발명 서지 흡수관의 튜브 코아의 또다른 구조도.
제 8 도는 본 발명 서지 흡수관의 튜브 코아의 또다른 구조도.
제 9 도(및 제 10 도)는 본 발명 서지 흡수관의 튜브 코아의 또다른 구조도.
* 도면 주요 부호에 대한 간단한 설명 *
1: 유리 껍질(1) 2: 전극 바(2)
3: 리드(3) 4: 튜브 코아(5)
5: 도전성 재료층(5a) 6: 비도전성 재료층(5b)

Claims (10)

  1. 내부가 불활성 가스로 채워진 하우징,
    상기 하우징 내에 장착되고, 적어도 하나의 도전성 재료층과 하나의 비도전성 재료층을 포함하는 튜브 코아, 및
    상기 튜브 코아의 각 단부에 각각 접속되는 2개의 전극을 포함하고,
    상기 도전성 재료는 단결정 실리콘, 경금속 또는 금속 합금 군으로부터 선택되며, 상기 비도전성 재료는 세라믹, 유리, 또는 유리 및 세라믹의 혼합물 군으로부터 선택되고,
    상기 비도전성 재료층은 다중 계단식 탑형태의 코아의 도전성 재료층의 최상단에 적층되고, 상기 비도전성 재료층은 0.04mm 이상의 두께를 가지고 상기 도전성 재료 및 상기 전극 중 하나 사이의 거리를 유지하는 것을 특징으로 하는 서지 흡수관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜브 코아는 복수개의 도전성 재료층과 비도전성 재료층을 연속하여 중첩시킴으로써 구성되는 단일체인 것을 특징으로 하는 서지 흡수관.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜브 코아는 도전성 재료층과 비도전성 재료층으로 구성되는 적어도 2개 이상의 튜브 코아를 임의로 중첩시킴으로써 형성되는 불규칙한 형태의 튜브 코아인 것을 특징으로 하는 서지 흡수관.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜브 코아는 복수개의 도전성 재료층과 비도전성 재료층을 불연속적으로 중첩시킴으로써 구성되는 단일체인 것을 특징으로 하는 서지 흡수관.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수관의 하우징은 유리 밀봉 또는 플라스틱 밀봉 엔블로프인 것을 특징으로 하는 서지 흡수관.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 아르곤과 다른 불활성 가스의 혼합물내의 아르곤의 함량은 3 % 이상인것을 특징으로 하는 서지 흡수관.
  7. 내부가 비활성 가스로 채워진 하우징,
    상기 하우징 내에 장착되고 다중 계단식 탑 형태의 구조로 서로 교대로 적층된 복수의 도전성 재료층과 비도전성 재료층을 포함하는 코아, 및
    상기 코아의 단부에 각각 접속되는 2개의 전극을 포함하고,
    상기 도전성 재료는 단결정 실리콘, 경금속, 또는 금속 합금 군으로부터 선택되며, 상기 비도전성 재료는 세라믹, 유리 또는 유리 및 세라믹의 혼합물 군으로부터 선택되고,
    상기 비도전성 재료층은 각각 상기 도전성 재료층 사이의 거리와 도전성 재료층 중 하나와 상기 전극 중 하나 사이의 거리를 유지하기 위하여 도전성 재료층의 각 표면층상에 연속적으로 적층되는 것을 특징으로 하는 서지 흡수관.
  8. 제 13 항에 있어서,
    상기 비도전성 재료층은 상기 도전층 및 상기 전극 중 하나 사이의 각각의 거리를 유지하기 위하여 적어도 0.04mm의 소정의 두께를 각각 갖는 것을 특징으로 하는 서지 흡수관.
  9. 내부가 불활성 가스로 채워진 하우징,
    다중 계단식 탑형태의 구조이고 서로 임의적으로 중첩되어 복수의 도전성 재료층 및 비도전성 재료를 포함하는 코아, 및
    상기 코아의 각 단부에 각각 접속되고 상기 하우징 내에 장착된 2개의 전극을 포함하고,
    상기 도전성 재료는 단결정 실리콘, 경금속 또는 금속 합금 군으로부터 선택되며, 상기 비도전성 재료는 세라믹, 유리 또는 유리 및 세라믹의 혼합물 군으로부터 선택되고,
    상기 비도전성 재료층은 각각 상기 도전성 재료층 사이의 거리와 상기 도전성 재료층 중 하나와 상기 전극 중 하나 사이의 거리를 유지하기 위하여 도전성 재료층의 각 표면상에 불연속적으로 적층되는 것을 특징으로 하는 서지 흡수관.
  10. 제 15 항에 있어서,
    상기 비도전성 재료층은 상기 도전층 및 상기 전극 중 하나 사이의 각각의 거리를 유지하기 위하여 적어도 0.04mm의 소정의 두께를 각각 갖는 것을 특징으로 하는 서지 흡수관.
KR1019950002021A 1994-02-05 1995-02-04 서지흡수관 KR100335806B1 (ko)

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