tvs二极管的基础知识.doc

（6）瞬态电压抑制器 TVS （Transient Voltage Suppresser 瞬态电压抑制器） 二极管和 MLV(Multi-Layer Varistor，多层变阻器)等 ESD 保护器是近几年发展起来的一种固态二极管，专门用于 ESD 保护。 TVS 二极管是和被保护电路并联的，当瞬态电压超过电路的正常工作电压时，二极 管发生雪崩，为瞬态电流提供通路，使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过 热烧毁。由于 TVS 二极管的结面积较大，使得它具有泄放瞬态大电流的优点，具有理 想的保护作用。 改进后的 TVS 二极管还具有适应低压电路（＜5 V）的特点，且封装集成度高，适 用于在印制电路板面积紧张的情况下使用。很低的箝位电压,经过多次 ESD 过程后不会 劣化.这些特点决定了它有广泛的适用范围，尤其在高档便携设备的接口电路中有很好 的使用价值。 由于 TVS 响应时间远小于 1ns,能够迅速地将 ESD 故障电流放电到接地端，而且其 漏电流和结电容都很低，要测量其响应就要用快速脉冲发生器-TLP 脉冲发生器。右图 是其测试的特性图。 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。 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。 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