TVS管的原理與應用

瞬態(tài)電壓抑制器TVSTransientVoltageSuppressors2021/6/271瞬態(tài)電壓

瞬態(tài)電壓是：交流電路上電流與電壓的一種瞬時態(tài)的畸變。浪涌、諧波為主要的表現(xiàn)形式。瞬態(tài)電壓最主要的特點有三個:超高壓,瞬時態(tài),高頻次。

瞬態(tài)電壓的主要表現(xiàn)形式：ESDLightning2021/6/272ESD產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓靜電釋放會產(chǎn)生一個很高的瞬態(tài)電壓，而且速度非?？?，可以在數(shù)億分之一秒內(nèi)完成，如果不能將這么高的電壓瞬間導走，會對電路系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重的破壞。2021/6/273Lightning產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓雷擊產(chǎn)生的能量雷擊波形2021/6/274TVS（TransientVoltageSuppressor），即瞬態(tài)電壓抑制器，是一種用于吸收ESD能量、保護系統(tǒng)免受ESD/Surge損害的固態(tài)元件。一般應用在被保護系統(tǒng)的前級，保護電壓略高于被保護系統(tǒng)的額定電壓。

雙向TVS可在正反兩個方向吸收瞬時大脈沖功率，并把電壓箝制到預定水平。雙向TVS適用于交流電路，單向TVS一般用于直流電路。TVS概述2021/6/275TVS工作原理TVS在反向應用條件下，在規(guī)定的反向應用條件下，當承受一個高能量的瞬時過壓脈沖時，其工作阻抗能立即降至很低的導通值，允許大電流通過，并將電壓箝制到預定水平，從而有效地保護電子線路中的精密元器件免受損壞。2021/6/276TVS單向保護單向TVS的正向特性與普通穩(wěn)壓二極管相同，反向擊穿拐點近似“直角”為硬擊穿，為典型的PN結雪崩器件。從擊穿點到VC值所對應的曲線段表明，當有瞬時過壓脈沖時，器件的電流急驟增加而反向電壓則上升到箝位電壓值并保持電壓基本不變。單向保護單向保護波形2021/6/277TVS雙向保護利用TVS的吸收ESD能量的特點，雙向TVS能夠將來自數(shù)據(jù)線兩端正負極的浪涌脈沖泄放，從而保護系統(tǒng)免受ESD損害。TVS管的雙向保護雙向保護波形2021/6/278TVS的特性TVS的電氣特性由器件結構、摻雜濃度、襯底電阻率等所決定,TVS的浪涌功率和浪涌電流容量與結面積成正比。2021/6/279TVS主要電參數(shù)（一）1、擊穿電壓V(BR)器件在發(fā)生擊穿的區(qū)域內(nèi)，在規(guī)定的試驗電流I(BR)下，測得器件兩端的電壓稱為擊穿電壓，在此區(qū)域內(nèi)，二極管成為低阻抗的通路。2、最大反向脈沖峰值電流IPP

在反向工作時，在規(guī)定的脈沖條件下，器件允許通過的最大脈沖峰值電流。IPP與最大箝位電壓VC(MAX)的乘積，就是瞬態(tài)脈沖功率的最大值。使用時應正確選取TVS，使額定瞬態(tài)脈沖功率PPR大于被保護器件或線路可能出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率。3、最大反向工作電壓VRWM（或變位電壓）器件反向工作時，在規(guī)定的IR下，器件兩端的電壓值稱為最大反向工作電壓VRWM。通常VRWM=（0.8~0.9）V(BR)。在這個電壓下，器件的功率消耗很小。使用時，應使VRWM不低于被保護器件或線路的正常工作電壓。4、最大箝位電壓VC（max）

在脈沖峰值電流Ipp作用下器件兩端的最大電壓值稱為最大箝位電壓。使用時，應使VC(max)不高于被保護器件的最大允許安全電壓。最大箝位電壓與擊穿電壓之比稱為箝為系數(shù)。即：箝位系數(shù)=VC(max)/V(BR)一般箝位系數(shù)為1.3左右。2021/6/2710TVS主要電參數(shù)（二）5、漏電流IR

當最大反向工作電壓施加到TVS上時，TVS管有一個漏電流IR，當TVS用于高阻抗電路時，這個漏電流是一個重要的參數(shù)。6、反向脈沖峰值功率PPR

TVS的PPR取決于脈沖峰值電流IPP和最大箝位電壓VC(max)，除此以外，還和脈沖波形、脈沖時間及環(huán)境溫度有關。7、電容CPPTVS的電容由硅片的面積和偏置電壓來決定，電容在零偏情況下，隨偏置電壓的增加，該電容值呈下降趨勢。電容的大小會影響TVS器件的響應時間。2021/6/2711TVS的優(yōu)點1.低壓、低電容2.瞬態(tài)功率大3.漏電流低4.擊穿電壓偏差小5.箝位電壓較易控制6.響應速度快（10-12s）7.體積小，易安裝8.無損壞極限,可靠性高。2021/6/2712TVS的應用各類電源系統(tǒng)家用電器工控回路及儀器儀表通訊設備計算機及網(wǎng)絡設備系統(tǒng)2021/6/2713TVS應用發(fā)展趨勢隨著便攜電子系統(tǒng)向著低壓低功耗、高頻、小型化方向發(fā)展，TVS將來的應用發(fā)展趨勢也將會朝著低壓、低電容方向發(fā)展，這類產(chǎn)品突出的性能特點有：低電壓：低電壓工作的便攜式設備（PDA）應用方面低電容：高速數(shù)據(jù)傳送，如：T1/E1,Ethernet,USB和視頻低漏電流：對于便攜式低功耗設備2021/6/2714TVS測試標準StandardTitleStandardsBodyElectricalStressIEC61000-4-5SurgeimmunitytestIECSurgesonpowerlinesandsignallinesIEC61000-4-2ESDimmunitytestIECESDIEC61000-4-4EFTimmunitytestIECEFTGR-1089SurgeImmunitytestBELLCORESurge(ForPowerTVS)瞬態(tài)電壓源相應的測試標準2021/6/2715Way-onTVS產(chǎn)品型號單雙向小型化TVS產(chǎn)品，浪涌保護，SOD封裝單向TVS產(chǎn)品，ESD保護，封裝形式SOT23、SOD多線浪涌、ESD保護，封裝形式：SOT、SOP低電容雙向TVS產(chǎn)品，用于高速數(shù)據(jù)傳輸線路保護單雙向保護功率TVS產(chǎn)品，SMA、SMB、SMC封裝單雙向小型化TVS產(chǎn)品，ESD保護，SOD封裝ESD+EMI濾波TVS產(chǎn)品，用于高頻電路保護，如手機、HDMI等低電容雙向ESD保護TVS產(chǎn)品，用于高速數(shù)據(jù)傳輸線路保護2021/6/2716Way-onTVS產(chǎn)品封裝SOD923/SOD7231.00×0.60mmSOT23-3L2.92×1.60mmSOT3632.10×1.25mmSOT3532.10×1.25mmSOP84.90×3.94mmSMBJ4.40×3.50mmFlipChip1.0×0.6mm2021/6/2717WSxxD/WExxDProductsSmallBodyOutlineDimensions:Protectsone/twoI/OorpowerlineWorkingVoltage:3.3V、5V、12、15Vand24VLowLeakageCurrentResponseTimeisTypically<1ns高速數(shù)據(jù)傳輸差模保護共模保護2021/6/2718WSxxL/WExxLProducts300wattspeakpulsepower(tp=8/20μs)SmallpackageforuseinportableelectronicsTwodeviceswillprotectonelineLowcapacitanceforhigh-speeddatalinesWorkingVoltages:5V,12V,15V,24Vand36VSolid-statesiliconavalanchetechnology

2021/6/2719WSxxMProductsCellularHandsets&AccessoriesPersonalDigitalAssistants(PDAs)Notebooks&HandheldsPortableInstrumentationDigitalCamerasMP3PlayerSMSMFSMC2021/6/2720WSxxR/WExxRProducts10/100EthernetFireWire&USBPortableElectronicsLAN/WANequipmentVideoLineProtection2021/6/2721WSxxPProductsI/OInterfacesPowerlinesAutomotiveandTelecommunicationConsumerElectron