穩壓二極體與TVS管

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穩壓二極體(Zener Diod 齊納二極體)

A原理:它工作在電壓反向擊穿狀態,當反向電壓達到並超過穩定電壓時,反向電流突然增大,而二極體兩端電壓恆定

B分類

從穩壓高低分:低壓穩壓二極體(<40V);

高壓穩壓二極體(>200V)

從材料分:N型;P型

C.主要參數

①穩定電壓VZ:在規定的穩壓管,反向工作電流IZ下,所對應的反向工作電壓。

②穩定電流IE

③動態電阻rZ ；

④最大耗散功率 PZM

⑤最大穩定工作電流 IZmax 和最小穩定工作電流 IZmin

⑥溫度係數at,溫度越高,穩壓誤差越大

D.用途

①對漏極和源極進行鉗位保護

矽穩壓二極體穩壓電路

它是利用穩壓二極體的反向擊穿特性穩壓的,由於反向特性陡直,較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。

瞬態抑制二極體簡稱TVS (Transient  Voltage  Suppressor) 

1.特點:

在規定的反向應用條件下,當承受一個高能量的瞬時過壓脈衝時,其工作阻抗能立即降至很低的導通值,允許大電流通過,並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。反映速度快(為pS級), 體積小，箝位電壓低，可靠性高雙向TVS適用於交流電路,單向TVS一般用於直流電路。

2.分類: 

按極性分為單極性和雙極性兩種

3. 符號: Symbol

4.二極體的特性圖表

5.二極體的抑制瞬態電壓的例圖和單向保護圖形

6.TVS 的主要參數

① VBR :Reverse Breakdown Voltage (反向崩潰電壓即擊穿電壓)

定義: 當TVS 流過規定的1mA 電流（ IR ）時,測德TVS 兩極間的電壓VBR 是TVS 最小的雪崩電壓。25℃時,在這個電壓之前,TVS 是不導通的,  當瞬態電壓超過VBR ,瞬態電壓抑制二極體便產生崩潰把瞬態電壓抑制在某個水平, 提供瞬態電流一個超低電阻通路,讓瞬態電流透過瞬態電壓抑 制二極體被引開, 避開被保 護元件。

② IR: Reverse Leakage Current (反向漏電電流)

當最大反向工作電壓施加到TVS上時,TVS管有一個漏電流IR,一般都會有10-100μA的反向漏電電流。當TVS用於高阻抗電路時,這個漏電流是一個重要的參數。

③ VRWM: 最大反向工作電壓 (Reverse Stand-off Voltage:可承受的反向電壓)是器件反向工作時，在規定的IR下，器件兩端的電壓值。此時二極體為不導通之狀態，通常VRWM=（0.8~0.9）VBR。使用時,應使VRWM不低於被保護器件或線路的正常工作電壓。

④ VC(max ):最大箝位電壓(TVS diode Clamping Voltage :抑制電壓)

在脈衝峰值電流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 )不高於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係數。即:箝位係數=VC(max )/VBR一般箝位係數為1.3左右。

⑤ Cj:TVS diodeJunction Capacitance (瞬態二極體的電容值) 

TVS的電容由矽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。瞬態電壓抑制二極體的電容值越大對電路的幹擾越大, 形成噪音越大或衰減  訊號強度越大, 對於數據/訊號頻率越高的迴路,電容值不大於10pF。

⑥ IPP:最大的峰值脈衝電流。

在反向工作時,在規定的脈衝條件下,器件允許通過的最大脈衝峰值電流。

⑦  PPR:反向脈衝峰值功率。

TVS的PPR取決於脈衝峰值電流IPP和最大箝位電壓VC,除此以外,還和脈衝波形、脈衝時間及環境溫度有關。

7.瞬態抑制二極體TVS的命名法則

8. 檢測二極體的方法

用萬用表R×1k擋測量管子的好壞

①對單極型的TVS,按照測量平凡二極體的方法,可測出其正、反向電阻， 一般正向電阻為4k5左右,反向電阻為無限大 。

②對雙向極型的TVS,任意調換紅、黑表筆測量其兩引腳間的電阻值均應為無限大,否則,申明管子機能不良或已經損壞。

9. TVS在電路應用中的典型例子:

直流電中選用舉例:

整機直流工作電壓12V,最大允許安全電壓25V（峰值）,浪湧源的阻抗50MΩ,其幹擾波形為方波,TP=1MS,最大峰值電流50A。

交流電路應用舉例：

直流線路採用單向瞬變電壓抑制二極體,交流則必須採用雙向瞬變電壓抑制二極體。交流是電網電壓,這裡產生的瞬變電壓是隨機的,有時還遇到雷擊（雷電感應產生的瞬變電壓）所以很難定量估算出瞬時脈衝功率PPR。但是對最大反向工作電壓必須有正確的選取。一般原則是交流電壓乘1.4倍來選取TVS管的最大反向工作電壓。       直流電壓則按1.1～1.2倍來選取TVS管的最大反向工作電壓VRWM。下圖給出了一個微機電源採用TVS作線路保護的原理圖

1.在進線的220VAC處加TVS管抑制220V交流電網中尖峰幹擾。

2. 在變壓器進線加上幹擾濾波器,濾除小尖峰幹擾。

3 .在變壓輸出端VAC=20V處又加上TVS管,再一次抑制幹擾。

4 .到了直流10V輸出時還加上TVS管抑制幹擾。

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