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一文详解TVS二极管的主要原理与特性

作者:立深鑫电子        发布时间:06-05        点击:
摘要 : TVS二极管是一种二较管形式(齐纳二较管的进化)的高效率保障器件。如果TVS二极管的两极受反向瞬态高能量影响时,它能以极快的速度,把其两极之间的高阻抗变作为低阻抗,吸取电源与信号线之上的浪涌功率,使两极之间的电压箝地处于一个预定值。
TVS二极管是一种二较管形式(齐纳二较管的进化)的高效率保障器件。如果TVS二极管的两极受反向瞬态高能量影响时,它能以极快的速度,把其两极之间的高阻抗变作为低阻抗,吸取电源与信号线之上的浪涌功率,使两极之间的电压箝地处于一个预定值。

双向TVS二极管与单向TVS二极管

单向TVS二极管与便特性而言与齐纳管比较相似,可以吸取正向的浪涌电压脉冲,通常仅用作变压器电路(而且没反接与负向脉冲)。


TVS二极管的原理

双向TVS二极管可于正反两个方向吸取浪涌电压脉冲,构建了对于电压的钳制双向TVS二极管用途比较大(直流,交流皆可以)。

TVS二极管的原理

通过下图的对比我们可以更清晰明了的看到这一点:

TVS二极管的原理

TVS二极管特点:

优点:响应时间极快、瞬态功率大、漏电流低、箝位电压比较不易控制、无损坏极限、体积小等优点。

缺点:击穿电压比较低,价格比较昂贵。

和MOV的对比结论:


TVS二极管的原理

TVS二极管参数:

1、穿透电压

TVS二极管于穿透的区域之内,于明定的试验电流IBR之下,测器件两端的电压称作穿透电压。

2、最大反向脉冲峰值电流


TVS二极管的原理

于穿透时【明定的脉冲条件之下】器件容许透过的最大脉冲峰值电流。

我们要留意这个参数,由于瞬态脉冲功率的最为大值=IPP×最为小箝位电压VC。要确保TVS二极管能稳定工作,需证实千瓦瞬态脉冲功率PPR大于最大瞬态浪涌功率。

事实上峰值电流的试验波形使用标准波(指数波形),由TR/TP主导。

峰值电流上升时间TR:电流自0.1IPP起达0.9IPP的时间。

半峰值电流时间TP:电流从零开始透过最大峰值之后,下降到0.5IPP值的时间。


TVS二极管的原理

3、最大反向工作电压

TVS二极管保障电路过程之中,于明定的反向电流之下,TVS二极管两端的电压值称作最大反向工作电压VRWM。

通常VRWM=(0.8~0.9)V(BR)。于这个电压之下,器件的功率损耗非常小。我们通常在设计的时候要选取VRWM大于16V的器件。

4、最大箝位电压

于脉冲峰值电流Ipp 作用下器件两端的最为小电压值称作最大箝位电压。采用时,应使VC;绝不低于遭保障器件的最大容许安全性电压。最大箝位电压和穿透电压之高于称作箝位系数。

5、逆向脉冲峰值功率PPR

TVS二极管的PPR视乎脉冲峰值电流IPP与最为小箝位电压VC;,除此以外,也与脉冲波形、脉冲时间以及环境温度有关。

当脉冲时间Tp一定时,PPR=K1×K2×VC(max)×Ipp,式之中K1作为功率系数,K2作为功率的温度系数。

典型的脉冲持续时间Tp作为1MS,如果强加到瞬态电压刺激二极管之上的脉冲时间tp 比标准脉冲时间稍微短,其脉冲峰值功率把随tp 的缩短因而不断增加。


TVS二极管的原理

TVS二极管的反向脉冲峰值功率PPR和承受浪涌的脉冲波形有关,使用功率系数K1指出:E=∫i,式之中:i;作为脉冲电流波形,V1; 作为箝位电压波形。

TVS二极管的原理

这个额定能量值能在最短的时间之内对TVS二极管实现不断重复的施加。不过,于具体的应用之中,浪涌一般是反复地发生,于这种情况之下,即便单个的脉冲能量高于TVS二极管器件可承受的脉冲能量要小得多,但是若反复屈服,这些单个的脉冲能量累积上去,于某些情况之下,也可能超过TVS二极管器件可承载的脉冲能量。所以,电路设计必需于这点之上认真考量与采用TVS二极管器件,使其于明定的间隔时间之内,反复施加脉冲能量的累积绝不至少于TVS器件的脉冲能量额定值。

6、 电容CPP

TVS二极管的电容改由硅片的面积与偏压电压来同意,电容于零偏情况之下,跟随偏压电压的增加,该电容值呈下降趋势。电容的大小会影响TVS二极管器件的响应时间。


TVS二极管的原理

7、 漏电流IR

当最大反向工作电压不断的施加到TVS二极管之上时,TVS二极管有一个漏电流Ir,于汽车电子之中,这个参数将直接影响到静态电流。