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TVS二极管原理_TVS二极管参数

已有 191 次阅读2019-9-11 16:28

  TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管,又称为瞬态抑制二极管,是普遍使用的一种新型高效电路保护器件,它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时,TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗,以吸收一个瞬间大电流,把它的两端电压箝制在一个预定的数值上,从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。
  TVS二极管与常见的稳压二极管的工作原理相似,如果高于标志上的击穿电压,TVS二极管就会导通,与稳压二极管相比,TVS二极管有更高的电流导通能力。TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,以10^-12S 量级速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,同时吸收高达数千瓦的浪涌功率。使两极间的电压箝位于一个安全值,有效地保护电子线路中的精密元器件免受浪涌脉冲的破坏。
  TVS二极管原理_TVS二极管参数
  TVS二极管的器件特性
  在规定的反向应用条件下,TVS二极管对受保护的线路呈高阻抗状态。当瞬间电压超过其击穿电压时,TVS二极管就会提供一个低阻抗的路径,并通过大电流方式使流向被保护元器件的瞬间电流分流到TVS二极管,同时将受保护元器件两端的电压限制在TVS的箝制电压。当过压条件消失后,TVS二极管又恢复到高阻抗状态。与陶瓷电容相比,TVS二极管可以承受15 kV的电压,但陶瓷电容对高压的承受能力比较弱。5 kV的冲击就会造成约10%陶瓷电容失效,而到10 kV时,其损坏率将高达到60%。
  TVS二极管原理_TVS二极管参数
  TVS二极管器件的主要参数
  (1)最小击穿电压VBR
  当TVS流过规定的电流时,TVS两端的电压称为最小击穿电压,在此区域,TVS二极管呈低阻抗的通路。在25℃时,低于这个电压,TVS二极管是不会发生雪崩击穿的。
  (2)额定反向关断电压VWM
  VWM是TVS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。但它又需要尽量与被保护电路的正常工作电压接近,这样才不会在TVS二极管工作以前使整个电路面对过压威胁。按TVS二极管的VBR与标准值的离散度,可把VBR分为5%和10%两种,对于5%的VBR来说,VWM=0.85VBR腿;而对于10%的VBR来说,VWM=0.81VBR。
  (3)最大峰值脉冲电流IPP
  IPP是TVS二极管在反向状态工作时,在规定的脉冲条件下,器件允许通过的最大脉冲峰值电流。
  (4)箝位电压Vc
  当脉冲峰值电流Ipp流过TVS二极管时,其两端出现的最大电压值称为箝位电压Vc。Vc和Ipp反映了TVS二极管的浪涌抑制能力。通常把Vc与VBR之比称为箝位因子(系数),其值一般在1.2~1.4之间。实际使用时,应使Vc不大于被保护电路的最大允许安全电压,否则被保护器件将面临被损坏的可能。
  (5)最大峰值脉冲功耗PM
  PM通常是最大峰值脉冲电流Ipp与箝位电压Vc的乘积,也就是最大峰值脉冲功耗。它是TVS二极管能承受的最大峰值脉冲功耗值。在给定的最大钳位电压下,功耗PM越大,其浪涌电流的承受能力越大。另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、脉冲持续时间和环境温度有关。而且,TVS二极管所能承受的瞬态脉冲是不可重复施加的。
  (6)电容量C
  TVS二极管的电容是由其硅片的截面积和偏置电压来决定的,它是在1 MHz特定频率下测得的。C的大小与TVS二极管的电流承受能力成正比,C太大,将使信号衰减。因此,电容C是数据接口电路选用TVS二极管的重要参数。
  (7)漏电流IR
  IR是最大反向工作电压施加到TVS二极管上时,TVS管的漏电流。当TVS二极管用于高阻抗电路时,这个漏电流IR一个重要参数。
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