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TVS二极管器件的特点、电特性和主要电参数!

时间:2021-09-26 09:51:49 来源:www.anenchina.com 点击:

  一、TVS器件的特点;
 
  瞬态(瞬变)电压抑制二级管简称TVS器件,在规定的反向应用条件下,当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时,其工作阻抗能立即降至很低的导通值,允许大电流通过,并将电压箝制到预定水平,从而有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏。TVS能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦,其箝位响应时间仅为1ps(10-12S)。TVS允许的正向浪涌电流在TA=250C,T=10ms条件下,可达50~200A 。双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率,并把电压箝制到预定水平,双向TVS适用于交流电路,单向TVS一般用于直流电路。
 
  二、TVS器件的电特性:
 
  1、单向TVS的V-I特性;
  单向TVS的正向特性与普通稳压二极管相同,反向击穿拐点近似“直角”为硬击穿,为典型的PN结雪崩器件。从击穿点到VC值所对应的曲线段表明,当有瞬时过压脉冲时,器件的电流急骤增加而反向电压则上升到箝位电压值,并保持在这一水平上。
 
  2、双向TVS的V-I特性;
  双向TVS的V-I特性曲线如同两只单向TVS“背靠背”组合,其正反两个方向都具有相同的雪崩击穿特性和箝位特性,正反两面击穿电压的对称关系为:0.9≤V(BR)(正)/V(BR)(反)≤1.1,一旦加在它两端的干扰电压超过箝位电压VC就会立刻被抑制掉,双向TVS在交流回路应用十分方便。
 
  三、TVS器件的主要电参数:
 
  1、击穿电压V(BR);
  器件在发生击穿的区域内,在规定的试验电流I(BR)下,测得器件两端的电压称为击穿电压,在此区域内,二极管成为低阻抗的通路。
 
  2、最大反向脉冲峰值电流IPP;
  在反向工作时,在规定的脉冲条件下,器件允许通过的最大脉冲峰值电流。IPP与最大箝位电压VC(MAX)的乘积,就是瞬态脉冲功率的最大值。
  使用时应正确选取TVS,使额定瞬态脉冲功率PPR大于被保护器件或线路可能出现的最大瞬态浪涌功率。
  当瞬时脉冲峰值电流出现时,TVS被击穿,并由击穿电压值上升至最大箝位电压值,随着脉冲电流呈指数下降,箝位电压亦下降,恢复到原来状态。因此,TVS能抑制可能出现的脉冲功率的冲击,从而有效地保护电子线路。
 
  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决定。
  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。
  下面列出典型试验波形的TR/TP值:
  A、EMP波:10ns /1000ns B、闪电波:8μs /20μs C、标准波:10μs /1000μs
 
  3、最大反向工作电压VRWM(或变位电压);
  器件反向工作时,在规定的IR下,器件两端的电压值称为最大反向工作电压VRWM。通常VRWM=(0.8~0.9)V(BR)。在这个电压下,器件的功率消耗很小。使用时,应使VRWM不低于被保护器件或线路的正常工作电压。
 
  4、最大箝位电压VC(max );
  在脉冲峰值电流Ipp 作用下器件两端的最大电压值称为最大箝位电压。使用时,应使VC(max )不高于被保护器件的最大允许安全电压。最大箝位电压与击穿电压之比称为箝为系数。
  即:箝位系数=VC(max )/V(BR)
  一般箝位系数为1.3左右。
 
  5、反向脉冲峰值功率PPR;
  TVS的PPR取决于脉冲峰值电流IPP和最大箝位电压VC(max ),除此以外,还和脉冲波形、脉冲时间及环境温度有关。
  当脉冲时间Tp 一定时,PPR=K1.....K2*VC(max )*Ipp
  式中K1为功率系数,K2为功率的温度系数。
 
  典型的脉冲持续时间tp 为1MS,当施加到瞬态电压抑制二极管上的脉冲时间tp 比标准脉冲时间短时,其脉冲峰值功率将随tp 的缩短而增加。
  TVS的反向脉冲峰值功率PPR与经受浪涌的脉冲波形有关,用功率系数K1表示
  E=∫i(t)*V(t)dt
  式中:i(t)为脉冲电流波形,V(t) 为箝位电压波形。
 
  这个额定能量值在极短的时间内对TVS是不可重复施加的。但是,在实际的应用中,浪涌通常是重复地出现,在这种情况下,即使单个的脉冲能量比TVS器件可承受的脉冲能量要小得多,但若重复施加,这些单个的脉冲能量积累起来,在某些情况下,也会超过TVS器件可承受的脉冲能量。因此,电路设计必须在这点上认真考虑和选用TVS器件,使其在规定的间隔时间内,重复施加脉冲能量的累积不至超过TVS器件的脉冲能量额定值。
 
  6、电容CPP;
  TVS的电容由硅片的面积和偏置电压来决定,电容在零偏情况下,随偏置电压的增加,该电容值呈下降趋势。电容的大小会影响TVS器件的响应时间。
 
  7、漏电流IR;
  当最大反向工作电压施加到TVS上时,TVS管有一个漏电流IR,当TVS用于高阻抗电路时,这个漏电流是一个重要的参数。
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