tvs(transient voltage suppressors)二极管,即瞬态电压抑制器,又称雪崩击穿二极管,是采用半导体工艺制成的单个pn结或多个pn结集成的器件。tvs二极管有单向与双向之分,单向tvs二极管一般应用于直流供电电路,双向tvs二极管应用于电压交变的电路。当应用于直流电路时,单向tvs二极管反向并联于电路中,当电路正常工作时,tvs二极管处于截止状态(高阻态),不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到tvs二极管击穿电压时,tvs二极管迅速由高电阻状态突变为低电阻状态,泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地,同时把异常过电压钳制在较低的水平,从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后,tvs二极管阻值又恢复为高阻态。
品牌东沃电子(dowosemi)供应的tvs二极管产品从封装形式可分为10类:
1)do-218ab:sm5s系列、sm6s系列、sm8s系列、sm8sxxca系列、sm8t系列;
2)sma/do-214ac:smaj系列、p4sma系列、tpsmaj系列、sma6j系列、tpsma系列、saca系列;
3)smb/do-214aa:smbj系列、p6smb系列、tpsmbj系列、smb10j系列、sacb系列、1.0smb系列、tpsmb系列;
4)smc/do-214ab:1.5smc系列、smcj系列、tpsmcj系列、smdj系列、tpsmdj系列、5.0smdj系列、tp5.0smdj系列、tpsmc系列;
5)sod-123:smf系列、tpsmf系列、smf4l系列、smf3.3a系列、smf3v3a;
6)do-41:p4ke系列;
7)do-15:sa系列、p6ke系列、sac系列;
8)do-201:1.5ke系列、lce系列;
9)r-6/p600:3kp系列、5kp系列、ldp系列、15kp系列、30kp系列;
10)na:ka系列;
tvs二极管特性特点
• 采用半导体工艺制成,具有很高的可靠性,无损坏极限;
• 玻璃钝化工艺,精准的导通电压;
• 瞬态功率大,低电容、低漏电流,箝位电压易控制;
• 快速响应时间:通常小于1.0ps;
• 优良的钳位能力,击穿电压偏差小;
• 电压精度高,在特殊应用场合,通过工艺或参数筛选可达到更高的精度;
• 体积小,易安装;
• 单向和双向单元;
• 在 10/1000μs波形下瞬态功率可达200w-30000w,甚至更高;
• 工作电压范围3.3v~600v,甚至更高;
• 封装形式多样化,贴片封装:sod-123、sma(do-214ac)、smb(do-214aa)、smc(do-214ab)、do-218ab等,直插封装:do-41、do-15、do-201、r-6/p-600等;
• 无卤化,符合rohs;
tvs二极管选型指南
1)要确定被保护电路中的最大直流或连续工作电压,电路的额定标准电压和“高端”容限;
2)tvs管的额定瞬态功率要大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率;
3)tvs管的截止电压要大于被保护电路的最高工作电压;
4)tvs管的最大钳位电压要小于后级被保护电路中的损坏电压;
5)确定好tvs管最大箝位电压后,其峰值脉冲电流要大于瞬态浪涌电流;
6)对于数据接口的电路保护,还需注意选取具有合适电容的tvs二极管。比如:当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的tvs管;
tvs二极管参数详解
• vrwm :截止电压, tvs二极管的最高工作电压,可连续施加而不引起tvs二极管劣化或损坏状态下,达到的最大的直流电压或交流峰值电压。 在vrwm下,tvs二极管是不工作的,不导通。
• vc:钳位电压,施加规定波形的峰值脉冲电流ipp时,tvs二极管两端测得的峰值电压。
• vbr:击穿电压,是tvs管的最小雪崩电压。指在v-i特性曲线上,在规定的脉冲直流电流it或接近发生雪崩的电流条件下测得tvs两端的电压。
• ir:漏电流,亦称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下,流过tvs二极管的最大电流,其值是在截止电压下测量的。
• ipp: 峰值脉冲电流,一般在10/1000μs电流波形下的峰值。
• it:测试电流。
• c:电容值,对于同功率等级的tvs管而言,电压越低电容值就越大。在通信线路的防护中,尤其要注意tvs管的电容值。
• 封装形式:从tvs管的封装形式,可以看出其功率大小。tvs管的芯片面积直接决定其功率等级。
tvs二极管选型注意事项
1)规格书手册给的只是特定脉宽下的吸收功率峰值,而实际电路中的脉冲宽度是变化不定,心里要有个数,对宽脉冲要降额应用;
2)对于小电流负载电路的保护,要有意识地增加限流电阻;
3)要注意tvs二极管的稳态平均功率是否在安全范围之中;
4)要考虑温度变化,正常而言,瞬态抑制二极管在-55°c到150°c之间工作,电路中温度比较高的情况下要降额应用;
5)tvs瞬态抑制二极管的引线长短,要与被保护线路相对。
6)针对数据接口或通信线路中的防护,要尽可能选取电容值比较小的tvs二极管。
7)直流保护电路大多选单向tvs管,交流保护电路大多选双向tvs管、多路保护电路选tvs阵列器件,大功率保护电路选专用保护模块。
8)在使用tvs管过程中,考虑到tvs的离散性,尽量减少串/并数量。
tvs二极管典型应用
tvs二极管由于具有极快的响应速度,低钳位电压,精准电压等优点,因而应用于对保护器件要求比较高的场合领域,汽车电子、家电、工业控制、照明,通信、医疗等行业,如dc电源线,rs485接口,通信电源,i/o口等。
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