标签: 瞬态抑制二极管

​ 转载--- 电源研发精英圈 2017-08-28 21:15 我 们 学 电 源 电 源 看 这 里 电源界第一大公众平台48000+电源工程师关注 稳压二极管(Zener Diod 齐纳二极管) A原理:它工作在电压反向击穿状态,当反向电压达到并超过稳定电压时,反向电流突然增大,而二极管两端电压恒定 B分类 从稳压高低分:低压稳压二极管(<40V); 200V) 从材料分:N型;P型 C.主要参数 ①稳定电压VZ:在规定的稳压管,反向工作电流IZ下,所对应的反向工作电压。 ②稳定电流IE ③动态电阻rZ； ④最大耗散功率 PZM ⑤最大稳定工作电流 IZmax和最小稳定工作电流 IZmin ⑥温度系数at,温度越高,稳压误差越大 D.用途 ①对漏极和源极进行钳位保护 硅稳压二极管稳压电路 它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的,由于反向特性陡直,较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。 ​ ​ 瞬态抑制二极管简称TVS (Transient Voltage Suppressor) 1.特点: 在规定的反向应用条件下,当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时,其工作阻抗能立即降至很低的导通值,允许大电流通过,并将电压箝制到预定水平,从而有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏。反映速度快(为pS级), 体积小，箝位电压低，可靠性高双向TVS适用于交流电路,单向TVS一般用于直流电路。 2.分类: 按极性分为单极性和双极性两种 3. 符号: Symbol ​ 4.二极管的特性图表 ​ ​ 5.二极管的抑制瞬态电压的例图和单向保护图形 ​ 6.TVS 的主要参数 ① VBR:Reverse Breakdown Voltage (反向崩溃电压即击穿电压) 定义: 当TVS 流过规定的1mA 电流（ IR）时,测德TVS 两极间的电压VBR是TVS 最小的雪崩电压。25℃时,在这个电压之前,TVS 是不导通的, 当瞬态电压超过VBR,瞬态电压抑制二极管便产生崩溃把瞬态电压抑制在某个水平, 提供瞬态电流一个超低电阻通路,让瞬态电流透过瞬态电压抑 制二极管被引开, 避开被保 护元件。 ② IR: Reverse Leakage Current (反向漏电电流) 当最大反向工作电压施加到TVS上时,TVS管有一个漏电流IR,一般都会有10-100μA的反向漏电电流。当TVS用于高阻抗电路时,这个漏电流是一个重要的参数。 ③ VRWM: 最大反向工作电压 (Reverse Stand-off Voltage:可承受的反向电压)是器件反向工作时，在规定的IR下，器件两端的电压值。此时二极管为不导通之状态，通常VRWM=（0.8~0.9）VBR。使用时,应使VRWM不低于被保护器件或线路的正常工作电压。 ④ VC(max ):最大箝位电压(TVS diode Clamping Voltage :抑制电压) 在脉冲峰值电流Ipp 作用下,器件两端的最大电压值称为最大箝位电压。使用时,应使VC(max )不高于被保护器件的最大允许安全电压。最大箝位电压与击穿电压之比称为箝为系数。即:箝位系数=VC(max )/VBR一般箝位系数为1.3左右。 ⑤ Cj:TVS diodeJunction Capacitance (瞬态二极管的电容值) TVS的电容由硅片的面积和偏置电压来决定,电容在零偏情况下,随偏置电压的增加,该电容值呈下降趋势。电容的大小会影响TVS器件的响应时间。瞬态电压抑制二极管的电容值越大对电路的干扰越大, 形成噪音越大或衰减 讯号强度越大, 对于数据/讯号频率越高的回路,电容值不大于10pF。 ⑥ IPP:最大的峰值脉冲电流。 在反向工作时,在规定的脉冲条件下,器件允许通过的最大脉冲峰值电流。 ⑦ PPR:反向脉冲峰值功率。 TVS的PPR取决于脉冲峰值电流IPP和最大箝位电压VC,除此以外,还和脉冲波形、脉冲时间及环境温度有关。 ​ 7.瞬态抑制二极管TVS的命名法则 ​ 8. 检测二极管的方法 用万用表R×1k挡测量管子的好坏 ①对单极型的TVS,按照测量平凡二极体的方法,可测出其正、反向电阻， 一般正向电阻为4k5左右,反向电阻为无限大 。 ②对双向极型的TVS,任意调换红、黑表笔测量其两引脚间的电阻值均应为无限大,否则,申明管子机能不良或已经损坏。 9. TVS在电路应用中的典型例子: 直流电中选用举例: 整机直流工作电压12V,最大允许安全电压25V（峰值）,浪涌源的阻抗50MΩ,其干扰波形为方波,TP=1MS,最大峰值电流50A。 ​ 交流电路应用举例： 直流线路采用单向瞬变电压抑制二极管,交流则必须采用双向瞬变电压抑制二极管。交流是电网电压,这里产生的瞬变电压是随机的,有时还遇到雷击（雷电感应产生的瞬变电压）所以很难定量估算出瞬时脉冲功率PPR。但是对最大反向工作电压必须有正确的选取。一般原则是交流电压乘1.4倍来选取TVS管的最大反向工作电压。 直流电压则按1.1～1.2倍来选取TVS管的最大反向工作电压VRWM。下图给出了一个微机电源采用TVS作线路保护的原理图 ​ 1.在进线的220VAC处加TVS管抑制220V交流电网中尖峰干扰。 2. 在变压器进线加上干扰滤波器,滤除小尖峰干扰。 3 .在变压输出端VAC=20V处又加上TVS管,再一次抑制干扰。 4 .到了直流10V输出时还加上TVS管抑制干扰。 ---end--- ​

瞬态抑制二极管是一种普遍使用的高效电路保护器件，它具有极快的响应时间（亚纳秒级）和相当高的浪涌吸收能力，应用广泛：主要应用电脑、手机、蓝牙耳机、安防设备、电源驱动等多个行业。虽然它使用如此广泛，但是选型问题却一直困扰着研发工程师，我们来聊一下关于它的那些事： 一、 瞬态抑制二极管 特性介绍： （ 1 ）在稳压管工艺基础上生产的，内部芯片为半导体硅材料，采用半导体工艺制成，可靠性、稳定 性高； （ 2 ）体积小、响应速度快、漏电流低、瞬态功率大、钳位电压精准 （ 3 ）电压精度高，误差小； （ 4 ）工作电压范围广：从几伏到几百伏 （ 5 ）在 10/1000us 波形下，瞬态功率可达几百瓦到几千瓦，甚至更高； （ 6 ） 封装： SOD-123 、 SMA 、 SMB 、 SMC 、 SMD 、 SM8S 、 P600 等； 二、 瞬态抑制二极管 选型： 在选过程中，如果对产品特性理论知识和实际整改经验，很多工程师无从下手。一般我们选型 围 绕以下几点进行： （ 1 ）最高工作电压：管子的截止电压要大于被保护电路的最高工作电压，同时还要综合考虑被保护 电路的工作电压及后续电路的承受能力； （ 2 ）钳位电压：管子的钳位电压要小于后级被保护电路最大可承受的瞬态安全电压，大多数管子的 钳位电压与击穿电压及峰值脉冲电流都成正比。 （ 3 ） 功率选型：管子额定瞬态功率要大于电路中可能会出现的最大瞬态浪涌功率，对于功率计算， 可以咨询我司 EMC 工程师。 （ 4 ）漏电流：在低功耗电路或高精度采集电路中，尤其要过关注漏电流情况。 （ 5 ）封装形式：封装体积越小，功率也就小 , 具体要根据电路设计选择合适封装大小。

经常看到很多朋友在网上咨询关于瞬态抑制二极管能不能代替稳压二极管的问题？是瞬态抑制二极管好还是稳压二极管好？两种二极管的区别在哪里？等等相关的问题。各种问题的解答也是各有千秋，这对于保护器件知识缺乏的采购人员业说，根本不知道怎么去筛选对自己有用的信息，更别说其他的了。 一、二者的相同点 瞬态抑制二极管 是在稳压管工艺基础上发展起来的新产品，是一种新型的高效电路保护器件之一，具有P秒级的响应时间和高浪涌吸收能力；稳压二极管（又名齐纳二极管），是利用PN结反向击穿状态，能在电流变化大变化范围内，而保持电压稳定所研发出来稳压作用的二极管。 从定义上来看，它们的共同点： (1 ）在一定条件情况下，均可以限制两端的电压 (2 ）长时间工作中，耐电流值几乎一样，均跟体积功耗相关联 二、 二者的不同点 （ 1 ）工作原理 瞬态抑制二极管 ：雪崩效应，在高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能立马降低到很低 的导通值，允许最大电流通过，并将电压箝制到预定水平，从而避免电路中的精密元器件免受损 坏。 稳压管：齐纳隧道效应，当反向电压达到并超过稳定电压时，反向电流突然增大，而二极管 两端电压恒定。 （ 2 ）用途 瞬态抑制二极管 ：用于瞬态电压保护；在电压精度方面，在一定范围；在通流能力方面，能 达到几百安；在稳压值当方面， TVS 管 6.8v-550V； 稳压管：对漏极和源极进行钳位保护；在电压精度方面，稳压管比较精准；在通流能力方 面，稳压管的耐涌电流很小；在稳压值方面，稳压管 3.3v-75V ； 通过这么一通明确的对比之后，发现，很多情况下 瞬态抑制二极管 和稳压二极管是不能相互 替代的，各有优劣。

TVS二极管 是普遍使用的一种高效的电路保护器件，具有非常高的浪涌吸收能力，响应时间快，优异的钳位能力，可以承受的脉冲功率可达上千瓦。用于敏感电子保护，能够保护电路元件不受瞬态高压脉冲的冲击而损坏。 稳压二极管，有叫做齐纳二极管，是利用 PN节反向击穿状态，能在电流大范围变化内而保持电压不变，起到一定的稳压作用。 两者的主要共同点： 1.都可以在一定范围内限制两端的电压 2.长时间使用的耐电流值基本上是一样的，都和器件自身的体积和功耗相关 两者的不同点： 分类： tvs管按极性可分为单向和双向，按用途可分为通用和专用；稳压管按稳压高低分可分为低压稳压二极管和高压稳压二极管，按材料分可分为p型和n型。 主要参数不同： tvs二极管 稳压二极管 用途不同： tvs二极管用于瞬态电压保护，在通流能力方面，可以达到几百安，在稳压方面，tvs管3.3V~550V；稳压管对漏极和源极进行保护，通流方面，耐涌能力很小，在3.3V~75V。

电路保护主要是保护电子电路中的 元器件 在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰等情况下不受损坏，电路保护器件则是为产品的电路及芯片提供防护的，确保在电路出现异常的情况下，被保护电路的精密芯片、元器件不受损坏。过压、过流、浪涌、电磁干扰、静电放电等一直是电路保护的重点，因此，市场中的主流电路保护器件也是以防雷 /过压/过流/防静电等为主，常见的保护器件有气体放电管、固体放电管、瞬态抑制二极管、压敏电阻、自恢复保险丝以及ESD静电二极管等。工程师在选型的时候如何才能选择最佳的电路保护器件呢? 1.你要知道你想要防止的损害是什么，许多时候设计工程师会咨询有关浪涌保护器件的问题，但他们却不知道想要避免造成什么损害，因此，你必须做的第一件事是确定要防止直接的雷击、二次冲击(如IEC61000-4-5 标准描述)，还是静电放电(如IEC61000-4-2标准描述)。一旦做出决定，你就可以选择合适的电路保护器件了。 2.决定当故障情况出现时你想要什么结果。例如，你希望在运行时能够耐受故障情况，并在故障情况发生期间和之后保持运作;仅仅在关断时才耐受故障情况，然后在下一次装置上电时进入运作;或者提供保护使装置安全地失效，并在失效结束之后不需要进行运作?你所选择的电路保护器件是取决于这些问题的答案。 3.对于什么是“正常”和“异常”的运行情况，我们需作出合理设想，例如，你无法选用一个在6A下动作的过流保护器件，而期望你的设计在 5.99999A下正常运作，这根本就没有足够的余量。如果你的设计在正常运行情况下消耗6A电流，你必须选用一个在8A或更高电流下动作的过流保护器件 PTC自恢复保险丝。不仅如此，你必须了解最大工作电压、最高环境温度，以及故障电压、故障电流和故障持续时间，才能做出正确的选择。 4.必须要清楚任何保护是不可能做到100%的，如果你设计保护一个特定事件，但是总有可能发生一些更加严重的事件。例如，电信雷电规范所描述的危害比直接雷击要轻微得多，要保护产品防止直接雷击造成的危害是有可能的，但这样做却非常昂贵。 5.在设计开始时就要规划电路保护方案，虽然电路保护器件比过往小了许多，但是在PCB设计完成之后，如果没有充足的空间就不可能添加电路保护器件。 随着科学技术的发展，电力 /电子产品日益多样化、复杂化，电路结构和电子产品的物理尺寸变得越来越小，在设计周期的早期进行电路保护设计变得 更加重要。电路保护和电子保护器件的选型可能看起来优先级不高，但是应当在前期开始设计，消除设计问题并确保您的产品的性能和可靠性。