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详解瞬态抑制二极管(TVS)的参数及工作原理

硬件笔记 1070

前言:

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TVS(Transient Voltage Suppressor), 瞬态抑制电压二极管,采用标准的半导体工艺制成的PN结结构器件,是一款钳位型保护器件。应用时,反向并联于电路中,用于泄放瞬态浪涌产生的过电流,同时把电压箝制在预定水平,响应速度特快(ps级别)。

TVS管有单向(Unidirectional)和双向(Bidirectional)之分。一般单向较多应用于直流电路,而双向较多应用于交流电路,当然双向也可应用于直流。

首先,我们先介绍TVS管的主要参数,再分析其工作原理。

图1 TVS管参数

1) 脉冲峰值功率

是承受10/1000us脉冲电流时的峰值功率,较为常用的TVS管的功峰值率为200W~3000W,

图2 10/1000us脉冲电流波形图

2) 结电容

TVS管的结电容较大,一般几百pF到几百nF之间,而且单向比双向结电容大,功率越大结电容也就越大。

图3 TVS管结电容与击穿电压关系图

3) 脉冲峰值电流

是TVS管允许通过10/1000us脉冲电流时的最大电流,超过此电流将可能使TVS管永久失效。我们平时了解到的8/20us波峰值电流差不多是该电流的5倍大。

4) 最大钳位电压

是在脉冲峰值电流下的最大钳位电压;

5) 反向截止电压

指线路的最大工作电压,待保护线路的电压低于或等于时,TVS管处于截止状态,即不导通;选型时线路电压应小于此电压。

6) 反向击穿电压

是TVS管漏电流等于1mA(测试电流)时的击穿电压,它是TVS管正式导通的标志,也是最小击穿电压。

7) 反向漏电流

它是TVS管两端电压小于等于时的最大漏电流,不导通情况下,漏电流只会小于或等于

了解了TVS管的主要参数,现在根据它的伏安特性来分析其工作原理。

工作原理:

当线路电压时,TVS管处于截止状态也就是高阻态,相当于TVS管断开,此时其漏电流

当线路电压时,TVS管即将开始进入工作状态,随着电压到,TVS管正式处于击穿状态,即进入工作状态,此时的反向漏电流

当线路电压时,TVS管处于雪崩击穿状态,此时的反向漏电流将急剧增大,同时线路电压并将被钳制

图4 双向TVS管伏安特性图

器件特点:

1)响应速度快,一般ps级别;ESD >TVS > MOV 。

2)结电容较大,一般pF级别;ESD <TVS < MOV。

3)钳压精度较低,一般±5%;ESD、TVS管都是在±5%。

4)电压范围大,最大可达600V;ESD <TVS < MOV。

5)通流量较大,最大可到几百A;ESD <TVS < MOV。

6)MOV一般用于AC高压线路;TVS管一般用于低压交/直流线路或低频信号线路;ESD静电管一般用于信号接口或高频信号线路。

TVS管选型:

1)保护线路的工作电压要小于

2)电源线路或低频信号线路可以不用考虑结电容

3)TVS管的要大于保护线路可能出现的最大瞬态功率;

4)TVS管的钳位电压要小于保护线路或器件的最大允许电压;

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