瞬態抑制二極體的作用,工作原理及選型介紹

摘要：瞬態抑制二極體作為二極體的高效能保護器件，目前已經得到了廣泛的運用，下面主要說說瞬態抑制二極體的作用、工作原理以及選型介紹。

瞬態抑制二極體簡介

瞬態二極體（Transient Voltage Suppressor）簡稱TVS，是一種二極 管形式的高效能保護器件。當TVS 二極體的兩極受到反向瞬態高能量衝擊時，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，免受各種浪湧脈衝的損壞。

瞬態抑制二極體特點

1、將TVS 二極體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衝，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 以上的脈衝，並能持續10ms；而一般的TTL 器件，遇到超過30ms 的10V脈衝時，便會導至損壞。利用TVS 二極體，可有效吸收會造成器件損壞的脈衝，並能消除由總線之間開關所引起的幹擾（Crosstalk）。

3、將TVS 二極體放置在信號線及接地間，能避免數據及控制總線受到不必要的噪聲影響。

瞬態抑制二極體參數

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衝電壓，當這個反向電壓加入TVS 的兩極間時，它處於反向關斷狀態，流過它的電流應小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IR

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TVS 流過規定的1mA 電流（IR）時，加入TVS 兩極間的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS 的VBR 與標準值的離散程度，可把TVS 分為±5%VBR和±10%VBR 兩種。對於±5%VBR來說，VWM=0.85VBR；對於±10%VBR 來說，VWM=0.81VBR。

③最大箝拉電壓VC 和最大峰值脈衝電流IPP

當持續時間為20微秒的脈衝峰值電流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係數兩者電壓上升的組合。VC 、IPP反映 TVS 器件的浪湧抑制能力。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

電容量C 是TVS 雪崩結截面決定的、在特定的1MHZ頻率下測得的。C 的大小與TVS 的電流承受能力成正比，C 過大將使信號衰減。因此，C 是數據接口電路選用TVS 的重要參數。

⑤最大峰值脈衝功耗PM

PM 是TVS 能承受的最大峰值脈衝耗散功率。其規定的試驗脈衝波形和各種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，峰值脈衝功耗還與脈衝波形、持續時間和環境溫度有關。而且TVS 所能承受的瞬態脈衝是不重複的，器件規定的脈衝重複頻率（持續時間與間歇時間之比）為0.01%，如果電路內出現重複性脈衝，應考慮脈衝功率的「累積」，有可能使TVS 損壞。

⑥箝位時間TC

TC 是TVS兩端電壓從零到最小擊穿電壓VBR 的時間。對單極性TVS一般是1×10-12秒；對雙極性TVS一般 是1×10-11 秒。

瞬態抑制二極體的作用

（1）將TVS二極體加在信號及電源線上，能防止微處理器或單片機因瞬間的肪衝，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以上的脈衝，並能持續10ms；而一般的TTL器件，遇到超過30ms的10V脈衝時，便會導至損壞。利用TVS二極體，可有效吸收會造成器件損壞的脈衝，並能消除由總線之間開關所引起的幹擾（Crosstalk）。

（3）將TVS二極體放置在信號線及接地間，能避免數據及控制總線受到不必要的噪音影響。

瞬態抑制二極體的工作原理

器件並聯於電路中，當電路正常工作時，它處於截止狀態（高阻態），不影響線路正常工作，當電路出現異常過壓並達到其擊穿電壓時，它迅速由高阻態變為低阻態，給瞬間電流提供低阻抗導通路徑，同時把異常高壓箝制在一個安全水平之內，從而保護被保護IC或線路；當異常過壓消失，其恢復至高阻態，電路正常工作。

瞬態抑制二極體選用技巧

1、確定被保護電路的最大直流或連續工作電壓、電路的額定標準電壓和「高端」容限。

2、TVS額定反向關斷VWM 應大於或等於被保護電路的最大工作電壓。若選用的VWM 太低，器件可能進入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。串行連接分電壓，並行連接分電流。

3、 TVS 的最大箝位電壓VC 應小於被保護電路的損壞電壓。

4、在規定的脈衝持續時間內，TVS 的最大峰值脈衝功耗PM 必須大於被保護電路內可能出現的峰值脈衝功率。在確定 最大箝位電壓後，其峰值脈衝電流應大於瞬態浪湧電流。

5、對於數據接口電路的保護，還必須注意選取具有合適電容C 的TVS 器件。

6、根據用途選用TVS 的極性及封裝結構。交流電路選用雙極性TVS較為合理；多線保護選用TVS 陣列更為有利。

7、溫度考慮。瞬態電壓抑制器可以在－55~+150℃之間工作。如果需要TVS在一個變化的溫度 工作，由於其反向漏電流ID是隨增加而增大；功耗隨TVS結溫增加而下降，從+25℃到+175℃，大約線性下降50%雨擊穿電壓VBR 隨溫度的增加按一定的係數增加。因此，必須查閱有關產品資料，考慮溫度變化對其特性的影響。

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