瞬態二極管
瞬態二極管(Transient Voltage Suppressor)簡稱TVS,是一種二極 管形式的高效能保護器件。當TVS 二極管的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時,它 能以10的負12次方秒量級的速度,將其兩極間的高阻抗變為低阻抗,吸收高達數千瓦的 浪湧功率,使兩極間的電壓箝位於一個預定值,有效地保護電子線路中的精密元器件,免受各種浪湧脈沖的損壞。由於它具有響應時間快、瞬態功率大、漏電流 低、擊穿電壓偏差 、箝位電壓較易控製、無損壞極限、體積小等優點。
目前已廣泛應用於計算機系統、通訊設備、交/直流電源、汽車、電子鎮流器、傢用電器、機器機表 (電度表)、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、數字照相機的保護、共模/差模保護、 RF 耦合/IC 驅動接收保護、電機電磁波乾擾抑製、聲頻/視訊輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪音的抑製等各個領域。
三大特點
1、將TVS 二極管加在信號及電源線上,能防止微處理器或單片機因瞬間的脈沖,如靜電放電效應、交流電源之浪湧及開關電源的噪音所導致的失靈。
2、靜電放電效應能釋放超過10000V、60A 以上的脈沖,並能持續10ms;而 一般的TTL 器件,遇到超過30ms 的10V脈沖時,便會導至損壞。利用TVS 二極管,可有效吸收會造成器件損壞的脈沖,並能消除由總線之間開關所引起的乾擾(Crosstalk)。
3、將TVS 二極管放置在信號線及接地間,能避免數據及控製總線受到不必要的噪音影響。
TVS的特性及主要參數
1、TVS 的特性曲線
TVS 的電路符號與普通穩壓二極管相同。它的正向特性與普通二極管相同;反向特性為典型的PN 結雪崩器件。 在瞬態峰值脈沖電流作用下,流過TVS 的電流,由原來的反向漏電流ID上 升到IR 時,其兩極呈現的電壓由額定反向關斷電壓VWM 上升到擊穿電壓VBR,TVS 被擊穿。隨著峰值脈沖電流的出現,流過TVS 的電流達到峰值脈沖電流IPP。在其兩極的電壓被箝位到預定的最大箝位電壓以下。爾後,隨著脈沖電流按指數衰減,TVS 兩極的電壓也不斷下降,最後恢復到起始狀態。這就是TVS 抑製可能出現的浪湧脈沖功率,保護電子元器件的整個過程。
2、TVS 的特性參數
①最大反向漏電流ID和額定反向關斷電壓VWM。VWM 是TVS 最大連續工作的直流或脈沖電壓,當這個反向電壓加入TVS 的兩極間時,它處於反向關斷狀態,流過它的電流應 於或等於其最大反向漏電流 ID。
②最小擊穿電壓VBR 和擊穿電流IRVBR 是TVS 最小的雪崩電壓。25℃時,在這個電壓之前,TVS 是不導通的。 當TVS 流過規定的1mA 電流(IR)時,加入TVS 兩極間的電壓為其最 擊穿電壓VBR。按TVS 的VBR 與標準值的離散程度,可把TVS 分為±5%VBR和平共處± 10%VBR 兩種。對於±5%VBR來說,VWM=0.85VBR;對於±10%VBR 來說,VWM=0.81 VBR。
③最大箝拉電壓VC 和最大峰值脈沖電流IPP 當持續時間為20微秒的脈沖峰值電流IPP 流過TVS 時,在其兩極間出現的 最大峰值電壓為VC。它是串聯電阻上和因溫度系數兩者電壓上升的組合。VC 、IPP反映 TVS 器件的浪湧抑製能力。VC 與VBR 之比稱為箝位因子,一般在1.2~1.4之間。
④電容量C是TVS 雪崩結截麵決定的、在特定的1MHZ頻率下測得的。C 的大與TVS 的電流承受能力成正比,C 過大將使信號衰減。因此,C 是數據介面電路選用TVS 的重要參數。
⑤最大峰值脈沖功耗PM
PM 是TVS 能承受的最大峰值脈沖耗散功率。其規定的試驗脈沖波形和各種 TVS 的PM 值,請查閱有關產品手冊。在給定的最大箝位電壓下,功耗PM 越大,其浪湧電流的承受能力越大;在給定的功耗PM 下,箝位電壓VC 越低,其浪湧電流的承受能力越大。另外,峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續時間和環境溫度有關。而且TVS 所能承受的瞬態脈沖是不重復的,器件規定的脈沖重復頻率(持續時間與間歇時間之比)為0.01%,如果電路內出現重復性脈沖,應考慮脈沖功率的“累積”,有可能使TVS 損壞。
⑥箝位時間TC
TC 是從零到最小擊穿電壓VBR 的時間。對單極性TVS 於1×10-12秒;對雙極性TVS 於是1×10-11 秒。具,美容設備等。
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