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TVS二极管的工作原理及主要参数

 在电子行业中,静电放电(简称ESD)对产品的危害是极大的。特别是在干燥的冬天,有时候你的电路突然就工作不正常了,然后找原因突然发现某个元件不知所以的坏掉了。除了注意不要随意用手触摸电路板及电子元件等常规注意事项,在电路设计的时候还应该在电路入口加TVS二极管。
TVS二极管的工作原理及主要参数

 在电子行业中,静电放电(简称ESD)对产品的危害是极大的。特别是在干燥的冬天,有时候你的电路突然就工作不正常了,然后找原因突然发现某个元件不知所以的坏掉了。除了注意不要随意用手触摸电路板及电子元件等常规注意事项,在电路设计的时候还应该在电路入口加TVS二极管。

  TVS是用来端口防护的,防止端口瞬间的电压冲击造成后级电路的损坏。有单向与双向之分,单向TVS一般应用于直流供电电路,双向TVS应用于交流供电电路。

  一、工作原理

  如上图,直流电路中单向TVS反向并联于电路中,当电路正常工作时,TVS处于截止状态(高阻态),不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到TVS(雪崩)击穿电压时,TVS迅速由高电阻状态突变为低电阻状态,泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地,同时把异常过电压钳制在较低的水平,从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后,TVS阻值又恢复为高阻态。

  二、主要参数

  ①Vrwm截止电压

  在Vrwm下,认为TVS是不工作的,即是不导通的。要求Vrwm要大于工作电压,否则工作电压大于Vrwm会导致TVS反向漏电流增大,接近导通,或者雪崩击穿,影响正常电路工作。通常选取截止电压为工作电压的1.1~1.2倍。

  ②IR漏电流

  漏电流,也称待机电流。对于同功率和同电压的TVS,在VRWM≤10V时,双向TVS漏电流是单向TVS漏电流的2倍。漏电流主要带来了功率的损耗,或者是在模拟信号中,会影响AD信号的采样值,所以TVS的漏电流越小越好。

  ③VBR击穿电压

  击穿电压,指在V-I特性曲线上,在规定的脉冲直流电流IT或接近发生雪崩的电流条件下测得TVS两端的电压。

  ④IPP峰值脉冲电流,VC钳位电压

  IPP及VC是衡量TVS在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流及限制电压能力的参数。对于同型号TVS,在相同IPP下的VC越小,说明TVS的钳位特性越好。

  TVS钳位电压应小于后级被保护电路  可承受的瞬态安全电压,VC与TVS的雪崩击穿电压及IPP都成正比。TVS的  箝位电压Vc不能大于被防护电路可以承受的  电压Vmax,否则会对电路造成损坏。

  ⑤结电容CI

  结电容是TVS中的寄生电容,在高速IO端口保护需要重点关注,过大的结电容可能会影响信号的质量。所以漏电流越小越好。

  三、对比ESD静电管

  ①作用不同,应用电路不一样

  ESD的正负接在电源引脚公共端接在被保护引脚上起到释放静电的作用;TVS主要用在电源输入端起到防浪涌的作用,瞬间吸收浪涌电流,起来保护后级电路的作用。

  ②寄生电容不同

  ESD静电二极管电容值低,一般在1--3.5PF之间  ;而TVS二极管的电容值却比较高。

  ③保护对象不同

  ESD保护二极管,主要应用于板级保护;TVS二极管用于初级和次级保护。




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