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TVS二极管的电特性

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TVS二极管的电特性

发布日期:2018-08-21 作者: 点击:

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。

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10%IPP开始达到90%IPP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位系数。

即:箝位系数=Vc(max )/V(BR) 一般箝位系数为1.3左右。 最大箝位电压VC(max )的测试方法见4.4。

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,各种浪涌波形的K1值如表1所示。

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。

8.TVS器件分类:

按极性可分为:单极性和双极性两种;

按用途可分为:通用型和专用型;

按封装和内部结构可分为:轴向引线二极管、双列直插TVS阵列、贴片式和大功率模块等。

轴向引线的产品峰值功率可达400W、500W、600W、1500W和5000W。

其中大功率的产品主要用在电源馈线上,低功率产品主要用在高密度安装场合。对于高密度安装的场合,也可以选择双列直插和表面贴装等封装形式。


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