Pg电子平台：瞬态电压抑制二极管(TVS)特点及主要参数
。在这个电压下，器件的功率消耗很小。使用时，应使 VRWM 不低于被保护器件或线路的正常工作
4、 最大箝位电压 Vc(max ) 在脉冲峰值电流 Ipp 作用下器件两端的最大电压值称为最大箝位电压。使用时，应使 Vc(max )不高于被保 护器件的最大允许安全电压。最大箝位电压与击穿电压之比称为箝为系数。
一、 TVS 的特性及主要参数 1、TVS 的特性曲线 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。 2、TVS 的特性参数 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 和平共处±10% VBR 两种。对于±5%VBR 来说， VWM=0.85VBR；对于±10% VBR 来说，VWM=0.81 VBR。
瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor）简称 TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件，有的文献上也为 TVP、AJTVS、SAJTVS 等。当 TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以 10-12 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，使两极间的电压箝位于一个预定值，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。由于它具有响应时间快、 瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点，目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、 电源、家用电器等各个领域。 具体有以下三大特点： 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肪冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电
瞬态电压抑制二极管(TVS)特点及主要参数 特点及主要参数 瞬态电压抑制二极管
一、 TVS 器件的特点 瞬态（瞬变）电压抑制二级管简称 TVS 器件，在规定的反向应用条件下，当承受一个高能量的瞬时过 压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很低的导通值，允许大电流通过，并将电压箝制到预定水平，从而有效 地保护电子线路中的精密元器件免受损坏。TVS 能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦，其箝位响应时间仅为 1ps（10-12S）。TVS 允许的正向浪涌电流在 T ＝25℃，T＝10ms 条件下，可达 50～200A 。 双向 TVS 可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压箝制到预定水平，双向 TVS 适用于交流电 路，单向 TVS 一般用于直流电路。 二、TVS 器件的电特性 1、单向 TVS 的 V-I 特性 如图 1-1 所示，单向 TVS 的正向特性与普通稳压二极管相同，反向击穿拐点近似“直角”为硬击穿，为典 型的 PN 结雪崩器件。从击穿点到 Vc 值所对应的曲线段表明，当有瞬时过压脉冲时，器件的电流急骤增加 而反向电压则上升到箝位电压值，并保持在这一水平上。
E=∫i(t).V(t)dt 式中：i(t)为脉冲电流波形，V(t)为箝位电压波形。 这个额定能量值在极短的时间内对 TVS 是不可重复施加的。但是，在实际的应用中，浪涌通常是重复地出 现，在这种情况下，即使单个的脉冲能量比 TVS 器件可承受的脉冲能量要小得多，但若重复施加，这些单 个的脉冲能量积累起来，在某些情况下，也会超过 TVS 器件可承受的脉冲能量。因此，电路设计必须在这 点上认真考虑和选用 TVS 器件，使其在规定的间隔时间内，重复施加脉冲能量的累积不至超过 TVS 器件 的脉冲能量额定值。
太大影响电路的正常工作。串行连接分电压，并行连接分电流。 3、 4、 TVS 的最大箝位电压 VC 应小于被保护电路的损坏电压。 在规定的脉冲持续时间内，TVS 的最大峰值脉冲功耗 PM 必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝
位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。 5、 6、 7、 对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容 C 的 TVS 器件。 根据用途选用 TVS 的极性及封装结构。交流电路选用双极性 TVS 较为合理；多线保护选用 TVS 阵列更为有利。 温度考虑。瞬态电压抑制器可以在－55~150℃之间工作。如果需要 TVS 在一个变化的温度工作，由于其反向漏电流 ID 是
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 反映了 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 是从零到最小击穿电压 VBR 的时间。对单极性 TVS 小于 1×10-12 秒；对双极性 TVS 小于是 1×10-11 秒。 二、TVS 二极管的分类 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。 三、TVS 的选用技巧 1、 2、 确定被保护电路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。 TVS 额定反向关断 VWM 应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的 VWM 太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流
2、 最大反向脉冲峰值电流 IPP 在反向工作时，在规定的脉冲条件下，器件允许通过的最大脉冲峰值电流。IPP 与最大箝位电压 Vc(MAX)的乘 积，就是瞬态脉冲功率的最大值。 使用时应正确选取 TVS，使额定瞬态脉冲功率 PPR 大于被保护器件或线路可能出现的最大瞬态浪涌功率。
图 1-3 表明当瞬时脉冲峰值电流出现时，TVS 被击穿，并由击穿电压值上升至最大箝位电压值，随着脉冲 电流呈指数下降，箝位电压亦下降，恢复到原来状态。因此，TVS 能抑制可能出现的脉冲功率的冲击，从 而有效地保护电子线路。 峰值电流波形 A、正弦半波 B、矩形波 C 、标准波（指数波形） D、三角波 TVS 峰值电流的试验波形采用标准波（指数波形），由 TR/TP 决定。 峰值电流上升时间 TR:电流从 0.1IPP 开始达到 0.9IPP 的时间。 半峰值电流时间 TP：电流从零开始通过最大峰值后，下降到 0.5IPP 值的时间。 其波形如图 1-4 所示。
6、 电容 CPP TVS 的电容由硅片的面积和偏置电压来决定，电容在零偏情况下，随偏置电压的增加，该电容值呈下降趋 势。电容的大小会影响 TVS 器件的响应时间。 7、 漏电流 IR 当最大反向工作电压施加到 TVS 上时，TVS 管有一个漏电流 IR，当 TVS 用于高阻抗电路时，这个漏电流 是一个重要的参数。
随增加而增大；功耗随 TVS 结温增加而下降，从25℃到175℃，大约线％雨击穿电压 VBR 随温度的增加按一定的系数增加。因 此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。 8、 美国 ProTek 公司提供的 TVS 二极管，有下列不同的功率选择：
~600W：P6KE、SMBJ 系列 ~1500W：1N5629~1N6389、1.5KE、LC、LCE 系列 ~5000W：5KP 系列 ~15000W：15KAP、15KP 系列 四、TVS 与压敏电阻的比较 目前，国内不少需进行浪涌保护的设备上使用的是压敏电阻。压敏电阻是一种金属化物变阻器。TVS 比压敏电阻的特性优越得多，具 体特性参数的比较如下表所示。
3、 最大反向工作电压 VRWM（或变位电压） 器件反向工作时， 在规定的 IR 下， 器件两端的电压值称为最大反向工作电压 VRWM。 通常 VRWM = （0.8~0.9） V
即：箝位系数=Vc(max )/V(BR) 一般箝位系数为 1.3 左右。 最大箝位电压 VC(max )的测试方法见 4.4。 5、 反向脉冲峰值功率 PPR TVS 的 PPR 取决于脉冲峰值电流 IPP 和最大箝位电压 Vc(max )，除此以外，还和脉冲波形、脉冲时间及环 境温度有关。 当脉冲时间 Tp 一定时，PPR =K1...K2 Vc(max ) Ipp 式中 K1 为功率系数，K2 为功率的温度系数。 典型的脉冲持续时间 tp 为 1MS，当施加到瞬态电压抑制二极管上的脉冲时间 tp 比标准脉冲时间短时， 其脉冲峰值功率将随 tp 的缩短而增加。图 1-8 给出了 PPR 与 tp 的关系曲线。TVS 的反向脉冲峰值功率 PPR 与经受浪涌的脉冲波形有关，用功率系数 K1 表示，各种浪涌波形的 K1 值如表 1 所示。
2、双向 TVS 的 V-I 特性 如图 1-2 所示，双向 TVS 的 V-I 特性曲线如同两只单向 TVS“背靠背”组合，其正反两个方向都具有相同 的雪崩击穿特性和箝位特性，正反两面击穿电压的对称关系为：0.9≤V(BR)(正) /V（BR）(反) ≤1.1，一旦 加在它两端的干扰电压超过箝位电压 Vc 就会立刻被抑制掉，双向 TVS 在交流回路应用十分方便。 三、TVS 器件的主要电参数 1、 击穿电压 V(BR) 器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流 I(BR) 下，测得器件两端的电压称为击穿电压，在此区域内， 二极管成为低阻抗的通路。
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音影响。
