TVS瞬态电压抑制二极管（钳位二极管）原理参数

1、tvs瞬态电压抑制二极管（钳位二极管）原理参数 瞬态抑制(tvs)又叫钳位二极管，是目前国际上普遍用法的一种高效能庇护器件，它的外型与一般二极管相同，但却能汲取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，其工作阻抗立刻降至极低的导通值，从而允许大通过，同时把电压钳制在预定水平，其响应时光仅为10-12毫秒，因此可有效地庇护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50200a。双向tvs可在正反两个方向汲取瞬时大脉冲功率，并把电压钳制到预定水平，双向tvs适用于沟通电路，单向tvs普通用于直流电路。

2、可用于防雷击、防过电压、抗干扰、汲取浪涌功率等，是一种抱负的庇护器件。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，在规定的实验电流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vc(max)的乘积，就是瞬态脉冲功率的最大值。用法时应正确选取tvs，使额定瞬态脉冲功率ppr大于被庇护器件或线路可能浮现的最大瞬态浪涌功率。瞬态电压抑制二极管的分类瞬态电压抑制二极管可以按极性分为单极性和

3、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别电路适用的专用型器件。如：各种沟通电压庇护器、 4200ma电流环保器、数据线庇护器、同轴电缆庇护器、电话机庇护器等。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(适用多线庇护)、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、mp3、pdas、cdma、gsm、数字照相机的庇护、共模/差模庇护、rf耦合/ic驱动接收庇护、电机电磁波干扰抑

4、制、声频/视频输入、/变速器、工控回路、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，能防止微处理器或因眨眼的肪冲，如静电放电效应、沟通电源之浪涌及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;而普通的ttl器件，碰到超过30ms的10v脉冲时，便会导至损坏。利用tvs二极管，可有效汲取会造成器件损坏的脉冲，并能消退由之间开关所引起的干扰(crosstalk)。(3)将tvs二极管放置在信号线及接地间，能避开数据及控制总线受到不须要的噪音影响。瞬态电压抑制二极管的选用技巧(1)确定被庇护电路的最大

5、直流或延续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限。(2)tvs额定反向关断vwm应大于或等于被庇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。串行衔接分电压，并行衔接分电流。(3)tvs的最大钳位电压vc应小于被庇护电路的损坏电压。(4)在规定的脉冲持续时光内，tvs的最大峰值脉冲功耗pm必需大于被庇护电路内可能浮现的峰值脉冲功率。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庇护，还必需注重选取具有合适c的tvs器件。(6)按照用途选用tvs的极性及封装结构。沟通电路选用双极性tvs较为合理;多线庇护选

6、用tvs阵列更为有利。(7)温度考虑。瞬态电压抑制器可以在-55+150之间工作。假如需要tvs在一个变幻的温度工作，因为其反向漏电流id是随增强而增大;功耗随tvs 结温增强而下降，从+25+175，大约线性下降50%雨击穿电压vbr随温度的增强按一定的系数增强。因此，必需查阅有关产品资料，考虑温度变幻对其特性的影响。处理瞬时脉冲对元件伤害的最好方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庇护线路并联，当瞬时电压超过电路正常工作电压后，tvs二极管便产生雪崩，提供应瞬时电流一个超低通路，其结果是瞬时电流透过二极管被引开，避免被庇护元件，并且在电压复原正常值之前使被庇护回路向来

7、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，囫囵回路进入正常电压。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，在挑选tvs二极管时，必需注重以下几个参数的挑选：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25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

8、vbr来说，v wm =0.81vbr。为了满足iec61000-4-2国际标准，tvs二极管必需达到可以处理最小8kv(接触)和15kv(空气)的esd冲击，部份厂商在自己的产品上用法了更高的抗冲击标准。对于某些有特别要求的可携设备应用，设计者可以依需要选择元件。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庇护电路的正常工作电压，否则二极管会不断截止回路电压;但它又需要尽量与被庇护回路的正常工作电压临近，这样才不会在tvs工作以前使囫囵回路面向过压威逼。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

9、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 。当持续时光为20ms的脉冲峰值电流ipp流过tvs时，在其两端浮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，普通在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，它不能大于被庇护回路的可承受极限电压，否则元件濒临被损伤的危急。4. pppm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，普通来说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

10、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、持续时光和环境温度有关。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(持续时光与间歇时光之比)为0.01%。假如电路内浮现重覆性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，有可能损坏tvs。5. 量c。电容器量c是由tvs雪崩结截面打算的，是在特定的1mhz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，因此需要按照回路的特性来打算所选元件的电容器范围。高频回路普通挑选电容器应尽量小(如 lctvs、低电容器tvs，电容器不大于3pf)，而对电容器要求不高的回路电容器挑选可高于40pf。瞬态电压抑制二极管特性曲线：图1 单向tvs二极管特性曲线图2 双向tvs二极管特性曲线解