结隔离集成电路(IC)是一种特殊类型的半导体器件，可在危险场所运行。这些设备用于需要保护电子元件免受潜在破坏性电压、电磁场或电离辐射影响的应用。结隔离IC通过将高压电信号与敏感的低压电信号分开来增加另一层保护。将解释什么是结隔离集成电路、它的工作原理以及它在不同应用中提供的优势。
一、了解结隔离技术
结隔离基于pn结隔离。这是高压电路通过它们之间的绝缘层或隔离屏障与低压电路隔离的地方。通过用杂质掺杂半导体材料来创建结。pn结隔离的目的是防止高压电路干扰低压电路。它还可以防止可能导致电路损坏的泄漏电流。
结隔离主要有以下两种类型：
1.前向偏向
这种类型的结隔离通过正向偏置pn结来工作。结的p侧电压高于n侧。这导致电流从p流向n并使两侧保持分离。这种类型的隔离对高压不是很有效，需要大量的电力来维持。此外，如果出现故障，功率过大可能会损坏电路中的其他设备，从而造成电气危险。
2.反偏
这种类型的结隔离通过反向偏置pn结来工作。n侧的电压高于p侧。这会导致电流从n流向p并使两侧保持分离。这种类型的隔离比正向偏置更有效，但对于高压仍然不是很有效，并且需要一些功率才能保持其正常运行。此外，与正向偏置隔离一样，如果电路出现故障，仍然存在功率过大会损坏电路中其他设备的风险。
二、结型隔离IC的功能
结隔离IC执行两个基本功能。首先，它将高压电路与低压电路物理隔离。这是必不可少的，因为如果发生短路或电弧，高压电路会损坏或破坏低压电路。电路隔离还提供电磁干扰(EMI)抑制。结隔离IC使用二极管电桥来防止高压电路发出可能干扰其他电子设备的电磁辐射。因此，设备的运行不受环境影响，因为它们不会发射电磁干扰。
三、结型隔离IC与其他集成电路有何不同？
所有集成电路都设计用于危险场所，但有些比其他更适合。没有隔离的高压电路会破坏低压电路，因此所有低压电路都必须与高压电路隔离。然而，结隔离集成电路旨在承受危险场所的恶劣条件，即使在具有极端电磁场的环境中也是如此。电路的高压侧与低压侧隔离，因此周围的电压不会影响它。对于不具有相同保护级别的标准IC，情况就不同了。
四、结隔离IC的优势
使用隔离式集成电路有很多优点。以下是一些最重要的：
-可以通过减少元件之间的连接数量来使电路更小，从而简化组装和测试。
-隔离降低了噪声，因为它可以防止高频干扰到达电路的其他部分。此外，它还可以防止电噪声通过电缆或您无法控制的其他连接到达其他电路。
-通过隔离电路的不同部分，如果一个部分出现错误，您可以确保一个部分不会影响另一部分。
-如果电路的另一部分出现故障，隔离可防止组件损坏。
-隔离电路效率更高，因为它们不会浪费功率来克服长电缆的电阻。
-隔离可防止静电放电，如果静电放电达到一定水平，可能会损坏或毁坏您的电路。
五、结隔离IC的局限性
结隔离IC的最大缺点是它比标准IC更复杂。增加的保护层在某些情况下是有益的，但它们也更难实施。因此，结隔离IC比标准IC更昂贵，并且设计时间更长。复杂性意味着结隔离IC需要比标准IC更多的外部元件和更大的电路板。这使得它们难以集成，这就是为什么它们通常用于不与其他设备通信的独立系统。
六、哪些设备具有结隔离IC？
以下是在结隔离集成电路上运行的一些设备：
-变压器：在这里，次级侧通过pn结与初级侧隔离。隔离对于防止高压到达低压侧是必要的。
-开关：这些设备需要隔离，尤其是当它们用于安全电路时。开关与电路隔离，以防止电路暴露在高压下。
-隔离电源：这种类型的电源具有不受调节的输出，如果不小心连接到不需要如此高电压的负载，可能会非常有害。绝缘通过将负载与电源输出隔离来防止这种情况发生，反之亦然。
-隔离式DC/DC转换器：这些设备用于将低压直流电转换为高压直流电。当输入电压对于负载来说太低并且需要升压时，这是必要的。隔离可防止负载暴露在转换器或其电源出现故障时可能产生的危险电压中。
七、结IC在哪里使用？应用
结隔离IC广泛用于不同的工业应用。其中一些应用包括：电信广播系统航空航天制造能源医疗设备。
