二極管如何進(jìn)行瞬態(tài)電壓抑制？

在電子產(chǎn)品中，瞬態(tài)電壓抑制器(TVS) 二極管是保護(hù)敏感電路免受高壓瞬態(tài)損壞的組件。因?yàn)?tvs 二極管是用大橫截面積的結(jié)構(gòu)成的，用于吸收高瞬態(tài)電流。高壓瞬變的主要來(lái)源是靜電放電、電氣快速瞬變和浪涌事件。本筆記將告訴您 tvs 二極管如何工作以防止電路故障和保護(hù)設(shè)備。

目錄

瞬變是電壓或電流持續(xù)時(shí)間較短的尖峰，可以通過(guò)多種方式損壞電路。一些瞬變只發(fā)生一次，而其中一些可能是重復(fù)的。這些瞬變從幾毫伏到數(shù)千伏不等，可持續(xù)數(shù)百毫秒到納秒。由于電感負(fù)載切換或開關(guān)和連接器中的觸點(diǎn)有缺陷，可能會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生瞬變。由于雷擊或感應(yīng)開關(guān)，它可以在外部產(chǎn)生。

瞬態(tài)電壓是由于雷擊、未過(guò)濾的電氣設(shè)備、觸點(diǎn)彈跳、電弧、電容器組或發(fā)電機(jī)打開和關(guān)閉等事件而突然釋放存儲(chǔ)的能量引起的。瞬態(tài)電壓與驟升的不同之處在于幅度更大且持續(xù)時(shí)間更短。瞬態(tài)電壓通常持續(xù)不到一微秒到幾毫秒。瞬態(tài)電壓通常根據(jù)它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中出現(xiàn)的位置分為兩種不同的類型：正常模式或共模。

瞬態(tài)電壓抑制器或 TVS 是用于保護(hù)電路免受這種意外電壓或電流尖峰影響的保護(hù)裝置。將這些 TVS 器件與電路并聯(lián)放置是保護(hù)電路免受過(guò)壓影響的主要方法。

金屬氧化物壓敏電阻、TVS 二極管、齊納二極管或旁路電容器是幾種可用于瞬態(tài)電壓抑制二極管的 TVS 器件。
瞬態(tài)電壓抑制器可分為鉗位和撬棒兩種類型。鉗位裝置將電壓限制在一個(gè)固定的水平。他們這樣做會(huì)消耗過(guò)壓事件的多余能量。鉗位器件的一個(gè)例子是 TVS 二極管。
另一方面，一旦激活，Crowbar 設(shè)備將有效縮短受保護(hù)線路，將多余的能量從受保護(hù)電路轉(zhuǎn)移出去。如下圖所示，當(dāng)檢測(cè)到觸發(fā)電壓（尖峰）時(shí)，crowbar 設(shè)備將電路短路，使線電壓降低，然后線電壓在一段時(shí)間后再次上升到穩(wěn)定狀態(tài)以進(jìn)行正常的電路操作因?yàn)?Crowbar 設(shè)備延遲了電路。

瞬態(tài)電壓抑制二極管符號(hào)

瞬態(tài)電壓抑制二極管（（ESD 保護(hù)二極管））是一種固態(tài) PN 結(jié)二極管，專門設(shè)計(jì)用于消除過(guò)壓對(duì)敏感半導(dǎo)體和電路的突然或瞬時(shí)影響。TVS二極管是一個(gè)鉗位系統(tǒng)，所以當(dāng)感應(yīng)電壓達(dá)到雪崩擊穿電壓時(shí)，它會(huì)吸收過(guò)壓事件的多余能量，然后在過(guò)壓情況下自動(dòng)復(fù)位。雖然標(biāo)準(zhǔn)二極管和齊納二極管確實(shí)也可以用于過(guò)壓/瞬態(tài)安全，但由于標(biāo)準(zhǔn)二極管和齊納二極管是為整流和電壓控制而設(shè)計(jì)的，它們不如瞬態(tài)電壓抑制二極管那么堅(jiān)固。

瞬態(tài)電壓抑制二極管如何工作？

在選擇合適的瞬態(tài)抑制器時(shí)，需要哪些類型的 tvs 二極管？與所有其他雪崩二極管一樣，單向瞬態(tài)電壓抑制二極管在正向上充當(dāng)電路中的整流器，并且該單向二極管可承受非常高的峰值電流。單向 TVS 二極管符號(hào)如下圖所示，它幾乎像一個(gè)齊納二極管。
另一方面，兩個(gè)相互對(duì)立的雪崩二極管相互串聯(lián)可以代表一個(gè)雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管。這些二極管與要保護(hù)的系統(tǒng)或電路并聯(lián)。與符號(hào)不同，這些二極管是作為單個(gè)元件生產(chǎn)的。雙向 TVS 二極管符號(hào)如下圖所示。

瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 特性簡(jiǎn)介

在電路中使用 tvs 二極管之前，指定給定瞬態(tài)波形的峰值脈沖能力至關(guān)重要。在大多數(shù)二極管中，峰值脈沖能力將被定為 8/20μs 或 10/1000μs 脈沖波形?？梢詫⑺矐B(tài)電壓抑制二極管分為兩組。其中一個(gè)是單向的，另一個(gè)是雙向的。

與要保護(hù)的系統(tǒng)或電路并行連接 TVS 二極管。TVS 系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)用于在特定電壓水平下?lián)舸⑶以诓怀掷m(xù)損壞的情況下傳導(dǎo)大量電流。
TVS 二極管在正常電壓條件下表現(xiàn)為開路，但存在低漏電流。當(dāng)通常電壓達(dá)到一定量時(shí)，TVS 二極管結(jié)雪崩，因此過(guò)電壓從安全電路重新定向并通過(guò) TVS 二極管分流。當(dāng)過(guò)電壓下降時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。
另外，tvs二極管的VI特性曲線類似于齊納二極管的VI特性曲線, TVS 二極管經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)、表征和測(cè)試，可抑制瞬態(tài)電壓。相比之下，齊納二極管專為電壓調(diào)節(jié)而設(shè)計(jì)和指定。

市場(chǎng)上有許多類型的 TVS 二極管，為特定應(yīng)用配備。在選擇 TVS 二極管來(lái)保護(hù)外部接口時(shí)，您需要特別注意幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。以下是數(shù)據(jù)表中的以下參數(shù)，可幫助您找到合適的 TVS 二極管。

• 反向隔離電壓 (VR)
  可以在沒(méi)有實(shí)際觸發(fā)系統(tǒng)的情況下向保護(hù)器施加的最高電壓是反向隔離電壓。系統(tǒng)的 VR 應(yīng)等于或大于安全電路的峰值工作電壓。這是為了確保正常的電路操作或信號(hào)電壓不會(huì)被安全系統(tǒng)削波。

• 擊穿電壓 (VBR)
  二極管可以開始保護(hù)和傳導(dǎo)電流的電壓就是擊穿電壓。VBR 通常定義為 1mA。

• 鉗位電壓 (VC)
  鉗位電壓是在測(cè)試波形事件期間將暴露于安全電路的最大電壓。大多數(shù)數(shù)據(jù)表都給出了上升時(shí)間為 8μS 的 1A 或 2A 波形的鉗位電壓。

• 峰值脈沖電流 (IPP)
  安全系統(tǒng)可以承受的最高電流是峰值脈沖電流。

TVS 二極管通常用于轉(zhuǎn)移/鉗位的低能量電路和系統(tǒng)，以及用于 ESD 安全的電路。因?yàn)槭褂猛獠?TVS 二極管的優(yōu)勢(shì)之一是它們通常提供四級(jí) IEC ESD 保護(hù)。在正常工作條件下，TVS 二極管對(duì)受保護(hù)電路呈現(xiàn)高阻抗。理想情況下，該設(shè)備顯示為開路，盡管存在少量漏電流。TVS 二極管應(yīng)用在數(shù)據(jù)和信號(hào)線、微處理器和 MOS 的存儲(chǔ)器、AC/DC 的電源線以及電信設(shè)備中。

TVS二極管常見(jiàn)問(wèn)題

1. 什么是瞬態(tài)電壓抑制二極管？
瞬態(tài)電壓抑制 (TVS) 二極管，也稱為晶體管或晶閘管，是一種用于保護(hù)電子設(shè)備免受電壓尖峰影響的電子元件。換句話說(shuō)，瞬態(tài)電壓抑制二極管是非常流行的器件，用于將瞬態(tài)電壓（例如，ESD 事件）瞬時(shí)鉗位到安全水平。

2、瞬態(tài)電壓抑制二極管的工作原理是什么？
瞬態(tài)電壓抑制二極管是一個(gè)鉗位器件，所以每當(dāng)感應(yīng)電壓超過(guò)雪崩擊穿電壓時(shí)，它就會(huì)吸收過(guò)壓事件的多余能量，然后在過(guò)壓情況下自動(dòng)復(fù)位。

3. 瞬態(tài)電壓抑制器有什么作用？
瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 是用于保護(hù)易受攻擊的電路免受靜電放電、感應(yīng)負(fù)載切換和感應(yīng)雷電等電氣過(guò)應(yīng)力影響的設(shè)備。

4. 抑制二極管有什么作用？
瞬態(tài)電壓抑制 (TVS) 二極管，也稱為晶體管或晶閘管，是一種電子元件，用于保護(hù)電子設(shè)備免受連接導(dǎo)線上感應(yīng)的電壓尖峰的影響。