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1、TVS瞬态电压抑制二极管(钳位二极管)原理参数瞬态电压抑制二极管(TVS)又叫钳位二极管，是目前国际上普遍使用的一种高效能电路 保护器件，它的外型与普通二极管相同，但却能吸收高达数千瓦的浪涌功率，它的主要特点 是在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，其工作阻抗立即降至极低的导通值， 从而允许大电流通过，同时把电压钳制在预定水平，其响应时间仅为10-12毫秒，因此可 有效地保护电子线路中的精密元器件。瞬态电压抑制二极管允许的正向浪涌电流在TA=250C, T=10ms条件下，可达50 200A。双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压钳制到预定水平，双向 TVS适用于交流电
2、路，单向TVS 一般用于直流电路。可用于防雷击、防过电压、抗干扰、 吸收浪涌功率等，是一种理想的保护器件。耐受能力用瓦特(W)表示。瞬态电压抑制二极管的主要电参数(1) 击穿电压V(BR)器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流I (BR )下，测得器件两端的电压称为击穿电压， 在此区域内，二极管成为低阻抗的通路。(2) 最大反向脉冲峰值电流IPP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。IPP与最 大钳位电压V C(MAX啲乘积，就是瞬态脉冲功率的最大值。使用时应正确选取TVS，使额定瞬态脉冲功率PPR大于被保护器件或线路可能出现的 最大瞬态浪涌功率。瞬态电压抑制二极
3、管的分类瞬态电压抑制二极管可以按极性分为单极性和双极性两种，按用途可分为各种电路都适用的 通用型器件和特殊电路适用的专用型器件。如：各种交流电压保护器、4200mA电流环 保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。若按封装及内部结构可分为：轴 向引线二极管、双列直插TVS阵列(适用多线保护)、贴片式、组件式和大功率模块式等。瞬态电压抑制二极管的应用目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、 仪器仪表(电度表)、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、M P3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的
4、保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱 动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、 接触器噪音的抑制等各个领域。瞬态电压抑制二极管的特点（1）将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲，如静 电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。（2）静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲，并能持续10ms;而一般的T TL器件，遇到超过30ms的10V脉冲时，便会导至损坏。利用TVS二极管，可有效吸收 会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰（Crosstalk）。（3）将TVS二极管放置在信号
5、线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影 响。瞬态电压抑制二极管的选用技巧（1）确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限。（2）TVS额定反向关断VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VWM 太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。串行连接分电压，并行 连接分电流。（3）TVS的最大钳位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。（4）在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能 出现的峰值脉冲功率。在确定了最大钳位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。（5）对于数据接口电路的保护，还必须注
6、意选取具有合适电容C的TVS器件。（6）根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保 护选用TVS阵列更为有利。（7）温度考虑。瞬态电压抑制器可以在一559+ 1509之间工作。如果需要TVS在一个 变化的温度工作，由于其反向漏电流ID是随增加而增大；功耗随TVS结温增加而下降， 从+259+ 1759,大约线性下降50%雨击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。 因此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。处理瞬时脉冲对元件损害的最好办法是将瞬时电流从感应元件引开。TVS二极管在线 路板上与被保护线路并联，当瞬时电压超过电路正常工作电压后,TV
7、S二极管便产生雪崩，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，其结果是瞬时电流透过二极管被引开，避开被保护元件， 并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。当瞬时脉冲结束以后，TVS 二极管自动回覆高阻状态，整个回路进入正常电压。许多元件在承受多次冲击后，其参数及 性能会产生退化，而只要工作在限定范围内，二极管将不会产生损坏或退化。从以上过程可以看出，在选择TVS二极管时，必须注意以下几个参数的选择：1.最小击穿电压VBR和击穿电流I R。 VBR是TVS最小的击穿电压，在259时，低 于这个电压TVS是不会产生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流（IR ）时，加于TVS两 极的电压为其最小
8、击穿电压V BR。按TVS的VBR与标准值的离散程度，可把VBR分 为5%和10%两种。对于5%的VBR来说,V WM =0.85VBR;对于10%的VBR来说， V WM =0.81VBR。为了满足IEC61000-4-2国际标准，TVS 二极管必须达到可以处理 最小8kV（接触）和15kV（空气）的ESD冲击，部份半导体厂商在自己的产品上使用了更高的 抗冲击标准。对于某些有特殊要求的可携设备应用，设计者可以依需要挑选元件。2最大反向漏电流ID和额定反向切断电压VWM。VWM是二极管在正常状态时可承受的 电压，此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压，否则二极管会不断截止回路电压； 但它又
9、需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近，这样才不会在TVS工作以前使整个回 路面对过压威胁。当这个额定反向切断电压VWM加于TVS的两极间时它处于反向切断状 态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。3最大钳位电压VC和最大峰值脉冲电流I PP。当持续时间为20ms的脉冲峰值电流IPP 流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压为VC。V C、IPP反映了 TVS的突波抑制 能力。VC与VBR之比称为钳位因子，一般在1.21.4之间。VC是二极管在截止状态 提供的电压，也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压，它不能大于被保护回路的可承 受极限电压，否则元件面临被损伤的危险。4. Ppp
10、m额定脉冲功率，这是基于最大截止电压和此时的峰值脉冲电流。对于手持设备， 一般来说500W的TVS就足够了。最大峰值脉冲功耗PM是TVS能承受的最大峰值脉冲 功耗值。在特定的最大钳位电压下，功耗PM越大，其突波电流的承受能力越大。在特定的 功耗PM下，钳位电压VC越低，其突波电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉 冲波形、持续时间和环境温度有关。而且，TVS所能承受的瞬态脉冲是不重覆的，元件规 定的脉冲重覆频率（持续时间与间歇时间之比）为0.01%。如果电路内出现重覆性脉冲，应考 虑脉冲功率的累积，有可能损坏TVS。5. 电容器量C。电容器量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MH
11、z频率下测得 的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使讯号衰减。因此，C是数据介面 电路选用TVS的重要参数。电容器对于数据/讯号频率越高的回路，二极管的电容器对电 路的干扰越大，形成噪音或衰减讯号强度，因此需要根据回路的特性来决定所选元件的电容 器范围。高频回路一般选择电容器应尽量小（如LCTVS、低电容器TVS，电容器不大于3p F）,而对电容器要求不高的回路电容器选择可高于40pF。瞬态电压抑制二极管特性曲线:图2双向TVS二极管特性曲线说明：Vbr:崩溃电压IT- TVS瞬间变为低阻抗的点BR1VRWM:维持电压-在此阶段TVS为不导通之状态RWMVC：钳制电压Ipp -钳制电压约略等于1.3*VBR VF：正向导通电压IF -正向压降 IR:逆向漏电流VIT:崩溃电压之测试电流Ipp:突波峰值电流IF:正向导通电流本文摘自互联网：
TVS瞬态电压抑制二极管原理参数
