瞬态抑制二极管

一、瞬态？

• 瞬态是电压或电流中的短时间尖峰，以多种方式损坏电路。
• 有些瞬态只发生一次，有些瞬态发生多次，有些可能是重复的。
• 瞬台的范围从几毫伏到几千伏，持续时间从纳秒到数百毫秒。

二、什么导致电路中的瞬变？

• 瞬变可能由电路中的内部或外部连接引起。例如，由于感应负载开关或开关和连接器中的接触故障，可能会在内部产生瞬变。在外部，它可能由于雷击或感应开关而产生。

三、瞬态电压抑制器件 (TVS)

• 瞬态电压抑制器或 TVS 是用于保护电路免受电压或电流突然尖峰影响的保护装置。
• 保护电路免受过压影响的主要方法是将这些 TVS 器件与电路并联。

3.1 瞬态电压抑制器的类型

• 金属氧化物压敏电阻、TVS 二极管、齐纳二极管或旁路电容器。
• 根据操作，瞬态电压抑制器可分为两类:钳位和撬棒。

3.2、钳位瞬态电压抑制器

• 钳位装置将电压限制在一个固定水平。
• 它们会吸收过压事件的多余能量。
• TVS 二极管是钳位器件的一个例子

3.3、Crowbar 瞬态抑制二极管

• Crowbar 设备一旦触发就使受保护线路短路，从而将多余的能量从受保护电路中转移出去。
• 当检测到触发电压（尖峰）时，crowbar 设备将电路短路，因此线路电压降低，然后在 crowbar 设备断开电路的某个时间后，线路电压再次上升到稳定状态电路的正常运行。

四、瞬态电压抑制二极管——TVS二极管

• 瞬态电压抑制二极管是一种固态 PN 结二极管，专门设计用于消除对敏感半导体和电路的突然或瞬时过电压影响。
• 瞬态电压抑制二极管是一种钳位器件，每当感应电压超过雪崩击穿电压时，它就会吸收过压事件的多余能量，然后在过压状态后自动复位。
• 标准二极管和齐纳二极管也可用于过压/瞬态保护，但它们不如瞬态电压抑制二极管稳健，因为标准和齐纳二极管是为整流和电压调节而设计的。

4.1 TVS二极管的种类：

• 瞬态电压抑制二极管可分为两种类型。单向和双向。

4.1.1、单向瞬态电压抑制二极管

• 单向瞬态电压抑制二极管在正向电路中用作整流器，并且可以承受非常大的峰值电流。
• 单向 TVS 二极管的符号如下图所示。

4.1.2、双向瞬态电压抑制二极管

• 双向瞬态电压抑制二极管可以由彼此串联的两个相互相对的雪崩二极管来表示。与要保护的设备或电路并联。

• 在正常电压条件下，TVS 瞬态抑制二极管表现为开路，但存在少量漏电流。当正常电压超过一定水平时，TVS瞬态抑制二极管结雪崩，结果过电压从被保护电路中分流并通过TVS二极管分流。当过电压消失时，设备会自动复位。

• 双向 TVS 二极管的符号如下图所示。

六、TVS瞬态抑制二极管VI特性

• 下图显示了单向和双向 TVS 二极管的 VI 特性。该特性图显示了电压和电流的关系。

• 双向二极管在正负方向上具有相同的特性曲线， 因此它们以哪种方式连接到电路中并不重要。

• 与负方向相比，单向二极管在正方向具有更高的导通电压。

七、瞬态抑制二极管选择？

1、反向关断电压 (V R )

• 反向关断电压是可以在不实际激活设备的情况下施加到保护器的最大电压。
• 器件 V R应等于或高于被保护电路的峰值工作电压。确保保护装置不会夹住正常的电路工作或信号电压。

2、击穿电压 (V BR )

• 击穿电压是二极管开始保护和传导电流的电压。通常，V BR规定为 1mA。

3、钳位电压 (V C )

• 钳位电压是受保护电路在测试波形事件期间将承受的最高电压。
• 在大多数数据表中，钳位电压是针对具有 8µS 上升时间的 1A 或 2A 波形给出的。

4、峰值脉冲电流（IPP）

• 峰值脉冲电流是保护装置可以承受的最大电流。

八、TVS瞬态抑制二极管应用

• TVS 二极管通常用于低能量电路和系统中的分流/钳位，以及电路中的ESD 保护。

• 瞬态电压抑制二极管的应用可以在数据和信号线、微处理器和 MOS 存储器、AC/DC 电源线和电信设备中找到。

• 下图是一些示例电路：