瞬态电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressor)简称TVS,是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它 能以10的负12次方秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压钳位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元 器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。
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脉冲,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声影响。
特性
TVS 的电路符号与普通稳压二极管相同。它的正向特性与普通二极管相同;反向特性为典型的PN 结雪崩器件。
在瞬态峰值脉冲电流作用下,流过TVS 的电流,由原来的反向漏电流ID上升到IR 时,其两极呈现的电压由额定反向关断电压VWM 上升到击穿电压VBR,TVS 被击穿。随着峰值脉冲电流的出现,流过TVS 的电流达到峰值脉冲电流IPP。在其两极的电压被箝位到预定的最大箝位电压以下。尔后,随着脉冲电流按指数衰减,TVS 两极的电压也不断下降,最后恢复到起始状态。这就是TVS 抑制可能出现的浪涌脉冲功率,保护电子元器件的整个过程。
参数
①最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。
VWM 是TVS 最大连续工作的直流或脉冲电压,当这个反向电压加入TVS 的两极间时,它处于反向关断状态,流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流 ID。
②最小击穿电压VBR 和击穿电流IR
VBR 是TVS 最小的雪崩电压。25℃时,在这个电压之前,TVS 是不导通的。当TVS 流过规定的1mA 电流(IR)时,加入TVS 两极间的电压为其最小击穿电压VBR。按TVS 的VBR 与标准值的离散程度,可把TVS 分为±5%VBR和±10%VBR 两种。对于±5%VBR来说,VWM=0.85VBR;对于±10%VBR 来说,VWM=0.81VBR。
③最大箝拉电压VC 和最大峰值脉冲电流IPP
当持续时间为20微秒的脉冲峰值电流IPP 流过TVS 时,在其两极间出现的最大峰值电压为VC。它是串联电阻上和因温度系数两者电压上升的组合。VC 、IPP反映 TVS 器件的浪涌抑制能力。VC 与VBR 之比称为箝位因子,一般在1.2~1.4之间。
④电容量C
电容量C 是TVS 雪崩结截面决定的、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 过大将使信号衰减。因此,C 是数据接口电路选用TVS 的重要参数。
⑤最大峰值脉冲功耗PM
PM 是TVS 能承受的最大峰值脉冲耗散功率。其规定的试验脉冲波形和各种TVS 的PM 值,请查阅有关产品手册。在给定的最大箝位电压下,功耗PM 越大,其浪涌电流的承受能力越大;在给定的功耗PM 下,箝位电压VC 越低,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、持续时间和环境温度有关。而且TVS 所能承受的瞬态脉冲是不重复的,器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01%,如果电路内出现重复性脉冲,应考虑脉冲功率的“累积”,有可能使TVS 损坏。
⑥箝位时间TC
TC 是TVS两端电压从零到最小击穿电压VBR 的时间。对单极性TVS一般是1×10-12秒;对双极性TVS一般 是1×10-11 秒。
TVS 器件可以按极性分为单极性和双极性两种,按用途可分为各种电路都适
用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件。如:各种交流电压保护器、
4~200mA 电流环保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。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(适用多线保护)、
贴片式、组件式和大功率模块式等。
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