TVS瞬態(tài)抑制二極管指南

ID:518441 · 發(fā)表于 2020-8-26 10:51

一、TVS 二極管工作原理
TVS（Transient Voltage Suppressors）二極管，即瞬態(tài)電壓抑制器，又稱雪
崩擊穿二極管，是采用半導(dǎo)體工藝制成的單個(gè) PN 結(jié)或多個(gè) PN 結(jié)集成的器件。
TVS 二極管有單向與雙向之分，單向 TVS 二極管一般應(yīng)用于直流供電電路，雙
向 TVS 二極管應(yīng)用于電壓交變的電路。當(dāng)應(yīng)用于直流電路時(shí)，單向 TVS 二極管
反向并聯(lián)于電路中，當(dāng)電路正常工作時(shí)，TVS 二極管處于截止?fàn)顟B(tài)（高阻態(tài)），
不影響電路正常工作。當(dāng)電路出現(xiàn)異常過電壓并達(dá)到 TVS 二極管擊穿電壓時(shí)，
TVS 二極管迅速由高電阻狀態(tài)突變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài)，泄放由異常過電壓導(dǎo)致的瞬時(shí)
過電流到地，同時(shí)把異常過電壓鉗制在較低的水平，從而保護(hù)后級(jí)電路免遭異常
過電壓的損壞。當(dāng)異常過電壓消失后，TVS 二極管阻值又恢復(fù)為高阻態(tài)。

TVS 二極管產(chǎn)品從封裝形式可分為 10 類：
• DO-218AB：SM5S、SM6S、SM8S、SM8SxxCA；
• SMA/DO-214AC：SMAJ、P4SMA、TPSMAJ、SMA6J、TPSMA、SACA；
• SMB/DO-214AA：SMBJ、P6SMB、TPSMBJ、SMB10J、SACB、1.0SMB、
TPSMB；
• SMC/DO-214AB：1.5SMC、SMCJ、TPSMCJ、SMDJ、TPSMDJ、5.0SMDJ、
TP5.0SMDJ、TPSMC；
• SOD-123：SMF、TPSMF、SMF4L、SMF3.3A、SMF3V3A；
• DO-41：P4KE;
• DO-15：SA、P6KE、SAC；
• DO-201：1.5KE、LCE；
• R-6/P600：3KP、5KP、LDP、15KP、30KP；
• NA：KA二、TVS 二極管特性特點(diǎn)
• 采用半導(dǎo)體工藝制成，具有很高的可靠性，無損壞極限；
• 玻璃鈍化工藝，精準(zhǔn)的導(dǎo)通電壓；
• 瞬態(tài)功率大，低電容、低漏電流，箝位電壓易控制；
• 快速響應(yīng)時(shí)間：通常小于 1.0PS；
• 優(yōu)良的鉗位能力，擊穿電壓偏差��；
• 電壓精度高，在特殊應(yīng)用場合，通過工藝或參數(shù)篩選可達(dá)到更高的精度；
• 體積小，易安裝；
• 單向和雙向單元；
• 在 10/1000μs 波形下瞬態(tài)功率可達(dá) 200W-30000W，甚至更高；
• 工作電壓范圍 3.3V~600V，甚至更高；
• 封裝形式多樣化，貼片封裝：SOD-123、SMA /DO-214AC、
SMB/DO-214AA、SMC/DO-214AB、DO-218AB 等，直插封裝：DO-41、
DO-15、DO-201、R/P-600 等；
• 無鹵化，符合 RoHS；
三、TVS 二極管選型指南
1）要確定被保護(hù)電路中的最大直流或連續(xù)工作電壓，電路的額定標(biāo)準(zhǔn)電壓和“高
端”容限；
2）TVS 管的額定瞬態(tài)功率要大于電路中可能出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率；
3）TVS 管的截止電壓要大于被保護(hù)電路的最高工作電壓；
4）TVS 管的最大鉗位電壓要小于后級(jí)被保護(hù)電路中的損壞電壓；
5）確定好 TVS 管最大箝位電壓后，其峰值脈沖電流要大于瞬態(tài)浪涌電流；
6）對(duì)于數(shù)據(jù)接口的電路保護(hù)，還需注意選取具有合適電容的 TVS 二極管。比如：
當(dāng)信號(hào)頻率或傳輸速率較高時(shí),應(yīng)選用低電容系列的 TVS 管；
四、TVS 二極管參數(shù)詳解

• VRWM ：截止電壓， TVS 二極管的最高工作電壓，可連續(xù)施加而不引起 TVS
二極管劣化或損壞狀態(tài)下，達(dá)到的最大的直流電壓或交流峰值電壓。在 VRWM
下，TVS 二極管是不工作的，不導(dǎo)通。
• VC：鉗位電壓，施加規(guī)定波形的峰值脈沖電流 IPP時(shí)，TVS 二極管兩端測得的
峰值電壓。
• VBR：擊穿電壓，是 TVS 管的最小雪崩電壓。指在 V-I 特性曲線上，在規(guī)定的
脈沖直流電流 IT 或接近發(fā)生雪崩的電流條件下測得 TVS 兩端的電壓。
• IR：漏電流，亦稱待機(jī)電流。在規(guī)定溫度和最高工作電壓條件下，流過 TVS 二
極管的最大電流，其值是在截止電壓下測量的。
• IPP：峰值脈沖電流，一般在 10/1000μs 電流波形下的峰值。
• IT：測試電流。
• C：電容值，對(duì)于同功率等級(jí)的 TVS 管而言，電壓越低電容值就越大。在通信
線路的防護(hù)中，尤其要注意 TVS 管的電容值。
• 封裝形式：從 TVS 管的封裝形式，可以看出其功率大小。TVS 管的芯片面積
直接決定其功率等級(jí)。
五、TVS 二極管選型注意事項(xiàng)
1）規(guī)格書手冊(cè)給的只是特定脈寬下的吸收功率峰值，而實(shí)際電路中的脈沖寬度
是變化不定，心里要有個(gè)數(shù)，對(duì)寬脈沖要降額應(yīng)用；
2）對(duì)于小電流負(fù)載電路的保護(hù)，要有意識(shí)地增加限流電阻；
3）要注意 TVS 二極管的穩(wěn)態(tài)平均功率是否在安全范圍之中；
4）要考慮溫度變化，正常而言，瞬態(tài)抑制二極管在-55°C 到 150°C 之間工作，
電路中溫度比較高的情況下要降額應(yīng)用；
5）TVS 瞬態(tài)抑制二極管的引線長短，要與被保護(hù)線路相對(duì)。
6）針對(duì)數(shù)據(jù)接口或通信線路中的防護(hù)，要盡可能選取電容值比較小的 TVS 二極
管。
7）直流保護(hù)電路大多選單向 TVS 管，交流保護(hù)電路大多選雙向 TVS 管、多路
保護(hù)電路選 TVS 陣列器件，大功率保護(hù)電路選專用保護(hù)模塊。
8）在使用 TVS 管過程中，考慮到 TVS 的離散性，盡量減少串/并數(shù)量。
六、TVS 二極管典型應(yīng)用
TVS 二極管由于具有極快的響應(yīng)速度，低鉗位電壓，精準(zhǔn)電壓等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用
于對(duì)保護(hù)器件要求比較高的場合領(lǐng)域，汽車電子、家電、工業(yè)控制、照明，通信、
醫(yī)療等行業(yè)，如 DC 電源線，RS485 接口，通信電源，I/O 口等。

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