瞬态电压抑制二极管

  瞬态电压抑制二极管简称TVS器件,在规定的反向应用条件下,当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时,其工作阻抗能立即降至很 低的导通值,允许大电流通过,并将电压箝制到预定水平,从而有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏。是目前国际上普遍使用的一种高效能电路保护器件。

特性

  1、单向TVS的V-I特性

  如图1-1所示,单向TVS的正向特性与普通稳压二极管相同,反向击穿拐点近似“直角”为硬击穿,为典型的PN结雪崩器件。从击穿点到VC值所对应的曲线段表明,当有瞬时过压脉冲时,器件的电流急骤增加而反向电压则上升到箝位电压值,并保持在这一水平上。

瞬态电压抑制二极管的特性

  2、双向TVS的V-I特性

  如图1-2所示,双向TVS的V-I特性曲线如同两只单向TVS“背靠背”组合,其正反两个方向都具有相同的雪崩击穿特性和箝位特性,正反两面击穿电压的对称关系为:0.9≤V(BR)(正)/V(BR)(反)≤1.1,一旦加在它两端的干扰电压超过箝位电压VC就会立刻被抑制掉,双向TVS在交流回路应用十分方便。

主要参数

  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、 反向脉冲峰值电流IPP

  在反向工作时,在规定的脉冲条件下,器件允许通过的脉冲峰值电流。IPP与箝位电压VC(MAX)的乘积,就是瞬态脉冲功率的值。

  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瞬态浪涌功率。

  3、 反向工作电压VRWM(或变位电压)

  器件反向工作时,在规定的IR下,器件两端的电压值称为反向工作电压VRWM。通常VRWM=(0.8~0.9)V(BR)。在这个电压下,器件的功率消耗很小。使用时,应使VRWM不低于被保护器件或线路的正常工作电压。

  4、 箝位电压VC(max )

  在脉冲峰值电流Ipp 作用下器件两端的电压值称为 箝位电压。使用时,应使VC(max )不高于被保护器件的允许安全电压

  即:箝位系数=VC(max )/V(BR)

  一般箝位系数为1.3左右。

  5、 反向脉冲峰值功率PPR

  TVS的PPR取决于脉冲峰值电流IPP和箝位电压VC(max ),除此以外,还和脉冲波形、脉冲时间及环境温度有关。

  6、 电容CPP

  TVS的电容由硅片的面积和偏置电压来决定,电容在零偏情况下,随偏置电压的增加,该电容值呈下降趋势。电容的大小会影响TVS器件的响应时间。

  7、 漏电流IR

  当反向工作电压施加到TVS上时,TVS管有一个漏电流IR,当TVS用于高阻抗电路时,这个漏电流是一个重要的参数。

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TTL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。

选用原则

  在选用TVS时,必须考虑电路的具体条件,一般应遵循以下原则:

  一、     大箝位电压VC(MAX)不大于电路的允许安全电压。

  二、     反向工作电压(变位电压)VRWM不低于电路的工作电压,一般可以选VRWM等于或略高于电路工作电压。

  三、     额定的脉冲功率,必须大于电路中出现的瞬态浪涌功率。

应用

  瞬态电压抑制二极管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、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、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。

相关百科