电路安全 “救星” TVS 二极管:原理、特性、封装大揭秘

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在电子设备日益普及的今天,电路的稳定运行对于设备的正常工作至关重要。然而,在实际使用中,电路常常会遭受各种异常过电压的冲击,静电释放(ESD)便是其中常见且极具破坏力的一种。而瞬态抑制二极管(TVS),宛如电路安全的忠诚卫士,尤其是在应对 ESD 威胁方面,发挥着极为关键的作用。浅谈 TVS 二极管于 ESD 的保护作用,它能敏锐察觉电路中的异常,在关键时刻挺身而出,迅速抑制过高的电压,有效避免 ESD 对后级电路造成损害,为电子设备的稳定运行保驾护航。
 
TVS二极管
 
瞬态抑制二极管是采用半导体工艺制成的高效能防浪涌过电压器件,根据结构不同分为单向和双向两种类型。单向 TVS 一般用于直流供电电路,在电路正常工作时,它处于截止状态,如同一个高阻的屏障,对电路的正常运行毫无影响。可一旦电路出现异常过电压,并且达到其击穿电压时,它会迅速做出反应,从高电阻状态瞬间转变为低电阻状态,就像打开了一个泄洪闸,将由异常过电压导致的瞬时过电流快速泄放到地,同时把异常过电压钳制在较低水平,从而有效地保护后级电路。当异常过电压消失后,它又能迅速恢复到高阻态,继续履行守护电路的职责。双向 TVS 则应用于电压交变的电路,同样能在电压异常时发挥保护作用。
 
要深入了解瞬态抑制二极管,其特性参数是关键。反向工作电压是 TVS 在正常状态下不工作的电压范围,在此电压下,它处于高阻抗状态,漏电流极小,功耗几乎可以忽略不计。需要注意的是,选择 TVS 时,其反向工作电压必须大于电路的工作电压,否则不仅无法起到保护作用,还可能干扰电路正常运行。漏电流是 TVS 在反向工作电压下流过的电流,也叫待机电流,这个数值越小,说明 TVS 在待机状态下对电路的影响越小。击穿电压是在特定测试电流下,TVS 反向导通时两端的电压,测试时要严格控制时间在 400ms 以下,防止 TVS 因受热而损坏。钳位电压是施加规定波形的峰值脉冲电流下,TVS 管两端测得的峰值电压,它必须小于后级被保护电路最大可承受的瞬态安全电压,钳位电压越小,TVS 的钳位特性就越优秀。脉冲峰值电流 IPP 表示 TVS 能够承受的脉冲峰值电流,不同型号和规格的 TVS,其 IPP 数值不同。
 
瞬态抑制二极管具有众多令人瞩目的特性。它采用半导体工艺制成,可靠性高,几乎不存在损坏极限。玻璃钝化工艺保证了其导通电压的精准性。它拥有大瞬态功率,同时具备低电容、低漏电流的特点,使得箝位电压易于控制。响应时间极快,通常小于 1.0PS,能在瞬间对异常电压做出反应。在钳位能力方面表现优良,击穿电压偏差小,电压精度高,在特殊应用场合,通过工艺或参数筛选还能达到更高精度。此外,它体积小巧,便于安装,有单向和双向单元可供选择,能满足不同电路的需求。其工作电压范围广泛,从 3.3V 到 600V 甚至更高,在 10/1000μs 波形下瞬态功率可达 200W - 30000W 甚至更高。而且,它的封装形式多样化,有贴片封装如 SOD - 123、SMA/DO - 214AC 等,也有直插封装如 DO - 41、DO - 15 等,还具备无卤化、符合 RoHS 标准的环保特性。
 
不同的封装形式适用于不同的应用场景。DO - 218AB 封装常用于功率较大的 TVS 系列,如 SM5S 系列、SM6S 系列等。SMA/DO - 214AC 封装的 TVS 功率一般在 400W 左右,像 SMAJ 系列、P4SMA 系列等。SMB/DO - 214AA 封装的 TVS 功率范围在 600W - 1000W,常见的有 SMBJ 系列、P6SMB 系列等。SMC/DO - 214AB 封装的 TVS 功率更高,从 1500W 到 5000W 都有,例如 1.5SMC 系列、SMCJ 系列等。SOD - 123 封装的 TVS 功率相对较小,一般为 200W - 400W,如 SMF 系列、TPSMF 系列等。DO - 41、DO - 15、DO - 201 等直插封装也分别对应不同功率的 TVS 产品。
 
瞬态抑制二极管凭借其独特的工作原理、优良的特性和多样化的封装形式,在电子电路保护领域发挥着不可或缺的作用。无论是在日常生活中的电子设备,还是在工业生产的复杂电路系统中,它都默默守护着电路的稳定运行。随着电子技术的不断发展,相信瞬态抑制二极管将不断优化和创新,为电路保护提供更可靠、更高效的解决方案,在更多领域展现其价值,为电子设备的稳定运行保驾护航。
 
关键词:TVS二极管
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