瞬态二极管在电路中的工作原理
衡丽 2023-02-01




瞬态二极管(TVS)

瞬态二极管的英文名称:Transient Voltage Suppressor Diodes。在电子行业中,静电放电(简称:ESD Electro-Static discharge)对产品的危害是极其大的,那么在电子产品设计当中应当考虑如何进行静电防护设计,TVS二极管是用来进行端口防护的,防止端口瞬间的高电压冲击造成后级电路的损坏。



1、 

瞬态二极管在电路中的工作原理



如下图一、图二所示:直流电路中并联单向TVS二极管,当电路正常工作时,TVS工作于反向截止状态(高组态),不影响电路正常工作。当电路中出现异常浪涌电压并超过了TVS二极管的雪崩电压时,TVS二极管瞬间由高阻状态突变为低阻状态,泄放掉由异常电压引起的瞬时大电流,同时把异常电压钳位在较低电压,从而保护后级电路免遭异常高压损坏,当异常电压消失后,TVS二极管又恢复到正常工作状态。

 


图一

 

图二



2、  

瞬态二极管的分类



瞬态二极管分为两类:单向TVS二极管和双向TVS二极管,单向TVS二极管主要用在直流电路中,双向TVS二极管主要用在交流电路中,如下图所示:

 

3、 

瞬态二极管的主要参数


 

  • 反向关断电压VWM和反向漏电流ID

 

VWM是TVS二极管最大连续工作的直流或脉冲电压,这个反向电压加入TVS二极管的两极时,TVS二极管处于反向关断状态,流过他的电流应小于或者等于最大反向漏电流ID。

 

  • 反向击穿电流IR和反向击穿电压VBR

 

VBR是TVS二极管最小的雪崩电压,在工作电压小于雪崩电压时,TVS二极管是不导通的,如果工作电压一旦超过了TVS二极管的VBR电压时,TVS二极管反向击穿,当加在TVS二极管两端的电压为VBR时,流过TVS二极管的电流称为反向击穿电流IR。

 

  • 最大钳位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP

 

当持续时间为20微秒的脉冲峰值电流IPP流过TVS二极管时,在其两端出现的最大峰值电压为VC。

 

  • 结电容C

 

电容量C 是TVS 雪崩结截面决定的、在特定的1MHZ频率下测得的。

 

  • 钳位时间TC

TC 是TVS两端电压从零到最小击穿电压VBR 的时间。

 


4、

单向瞬态二极管的伏安特性曲线图



单向TVS二极管的伏安特性曲线图如下图所示:



5、

双向瞬态二极管的伏安特性曲线图



双向TVS二极管的伏安特性曲线图如下图所示:


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