TVS(瞬态抑制二极管)选型手册

1QQ21857285QQ21857285I瞬态抑制二极管选型（瞬态电压抑制器）目录目录............................................................................................................................................................................ITVS管参数介绍及选型.............................................................................................................................................1P4KESERIES.................................................................................................................................................................3SASERIES....................................................................................................................................................................5P6KESERIES.................................................................................................................................................................71.5KESERIES................................................................................................................................................................95KPSERIES................................................................................................................................................................11SMAJSERIES..............................................................................................................................................................13SMBJSERIES..............................................................................................................................................................15SMCJSERIES..............................................................................................................................................................17SMDJSERIES..............................................................................................................................................................19SACSERIES................................................................................................................................................................21SLCASERIES...............................................................................................................................................................22SLCBSERIES...............................................................................................................................................................23QQ21857285QQ21857285第1页共24页TVS管参数介绍及选型一、原理介绍TVS（TransientVoltageSuppressor），即瞬态电压抑制器（TVS二极管），固态PN结器件，用于保护其它半导体，以减小或消除瞬态电压对其它半导体器件的影响。当TVS两极受到反向瞬态高能量冲击时，能以1012秒量级的速度将两极间的高阻抗转变为低阻抗，从而使两极间的电压钳位于一个预定值，有效地保护电路中的精密元器件。暂态保护电路的电气特性取决于PN结的结面积、掺杂浓度和衬底电阻率等因素。TVS二极管采用大截面区域结，以吸收高瞬态电流，其浪涌功率和浪涌电流能力与结面积成正比。在浪涌电压作用下，TVS两极间的反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR而被击穿。随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流Ipp；同时，其两端的电压被钳位到预定的最大钳位电压VC以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态。TVS管有单向与双向之分，单向TVS管的特性与稳压二极管相似，双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。IVBRVVC0VRWMIRITIPP符号VFIF图1单向TVS管特性曲线IVBRVVC0VRWMIRITIPP符号图2双向TVS管特性曲线注：IT为测试电流。IVbV10μA5μA01mAIT图3TVS管伏安特性曲线IPPVbt(ms)Vc01234曲线1曲线2图4TVS管I(t)特性曲线二、器件参数反向截止电压VRWM与反向漏电流IR：TVS管不导通的最高反向电压，在此电压下仅有很小的反向漏电流IR。击穿电压VBR：通过规定的反向测试电流时，TVS管导通的电压。脉冲峰值电流Ipp：TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流（8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右），超过此电流值时可能会造成TVS管的永久性损坏。在同一个系列中，击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小，一般是几安～几十安。最大（反向）钳位电压VC：通过脉冲峰值电流IPP时TVS管两端的电压。脉冲峰值功率Pm：在10μs/1000μs波下，脉冲峰值电流Ipp与最大钳位电压VC的乘积，即Pm=IPP×VC；在给定的最大钳位电压VC下，功耗Pm越大，其浪涌电流承受能力越大；在给定的功耗Pm下，钳位电压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。典型的脉冲波形持续时间为1ms，当施加到二极管上的脉冲波形持续时间小于TP时，随着TP的减小脉冲峰值功率增加。TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，若电路中出现重复性脉冲，则脉冲功率的累积可能损坏TVS。QQ21857285第2页共24页稳态功率𝐏𝟎：TVS管也可以作稳压二极管用，此时应使用稳态功率。极间电容𝐂𝐣：与压敏电阻一祥，TVS管的极间电容𝐂𝐣也较大，且单向的比双向的大，功率越大的𝐂𝐣也越大，极间电容会影响TVS的响应时间。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決定。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。典型试验波形的TR/TP值：EMP波：10ns/1000ns闪电波：8μs/20μs标准波：10μs/1000μs三、稳压二极管原理稳压二极管（又叫齐纳二极管），是一种直到临界点（反向击穿电压）前都具有很高电阻的半导体器件。在临界点以上，反向电阻降低到一个很小的数值，在该低阻区中电流增加而电压基本保持恒定。稳压二极管根据击穿电压分档，主要作为稳压器或电压基准元件使用。可以同向串联起来，以便得到较高的反向击穿电压。四、TVS管与稳压二极管的区别TVS管和稳压管（齐纳二极管）一样，也是反向应用的。其中，VR称为最大转折电压，即反向临界电压。VB是击穿电压，对应的反向测试电流IT（一般取1mA），VC为最大钳位电压。TVS管能够始终将被保护器件或设备的端电压限制在VB～VC之间。二者的VI（伏安）特性曲线类似，且都工作在反向截止状态，都可以用来稳压；正向特性也都与普通二极管相似，反向特性为典型的PN结雪崩器件。但是，TVS管齐纳击穿电流更小，大于10V的稳压只有1mA，专用于测试和抑制瞬态电压；而齐纳二极管击穿电流要大些，专用于电压调节。TVS管强调的是瞬态响应——即时间参数；而齐纳二极管强调稳压精度。另外，TVS管的功率较大，Ipp的数值可达数百安培（钳位响应时间仅为1×10−12s），而齐纳二极管的功率较小。五、TVS管选型要求1．TVS的最大钳位电压VC应小于被保护电路的损坏电压；2．TVS的反向关断电压VWM要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，或因反向漏电流太大而影响电路的正常工作；3．交流电压只能用双向TVS；4．在规定的脉冲持续时间内，TVS的脉冲峰值功率Pm必须大于被保护电路可能出现的峰值脉冲功率；5．在高速线路中，结电容会影响TVS的使用——一般用TVS管和快恢复二极管反向串连（快恢复二极管的结电容较小）以减小其等效电容，从而可满足在高频场所中的使用；6．需要考虑降额（留有余量）使用。应用场合：功率开关电路，整流二极管（与之同向），电源变压器，直流电源防反接，抑制电源通断时产生的瞬时脉沖，抑制电机、断电器线圈、螺线管等感性负载产生的瞬时脉冲电压，控制系统的输入输出端等。使用注意事项：1．对瞬变电压的吸收功率峰值与瞬变电压脉冲宽度间的关系，手册仅给出特定脉宽下的吸收功率峰值，实际线路中的脉冲宽度变化莫测，应用前需要估算，对宽脉冲降额使用；2．对小电流负载的保护，可在电路中増加合适的限流电阻——以不影响线路正常工作为宜；但限流电阻对干扰电流的影响很大，此时需选用峰值功率较小的TVS管保护小电流负载电路；3．对于重复出现的瞬变电压，应使TVS管的稳态平均功率在安全范围之内；4．环境温度升高时需降额使用；5．应用时，可能需要考虑TVS管的引线长短，以及与被保护线路的相対距离；QQ2185