TVS管基础知识
TVS管

∙TVS管的英文名是TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR,中文名叫瞬变抑制二极管。
它在承受瞬间高能量脉冲时,能在极短的内由原来的高阻抗状态变为低阻抗,并把电压箝制到特定的水平,从而有效的保护用户的设备和元器件不受损坏。
由于其具有箝位电压低、动作时间快等特点;因此比较适合于多级保护电路的末级保护。
此外也能与其它保护元件配合使用,组成专用的防雷装置。
目录∙TVS的参数特性∙TVS的应用∙TVS和其它浪涌保护元件的区别∙TVS的选用方法TVS的参数特性∙1.TVS特性TVS管是典型的PN结雪崩器件,和普通稳压管的击穿特性差不多。
但这条曲线只反映了TVS特性的一个部分,还必须补充下图所示的特性曲线,才能反映TVS的全部特性。
这是在双踪示波器上观察到的TVS管承受大电流冲击时的电流及电压波形。
图中曲线1是TVS管中的电流波形,它表示流过TVS管的电流由1mA突然上升到峰值,然后按指数规律下降,造成这种电流冲击的原因可能是雷击、过压等。
曲线2是TVS 管两端电压的波形,它表示TVS中的电流突然上升时,TVS两端电压也随之上升,但最大只上升到VC值,这个值比击穿电压VBR略大,从而对后面的电路元件起到保护作用。
TVS在电路中和稳压管一样,是反向使用的。
2.参数说明A.击穿电压(VBR):TVS在此时阻抗骤然降低,处于雪崩击穿状态。
B.测试电流(IT):TVS的击穿电压VBR在此电流下测量而得。
一般情况下IT取1mA。
C.反向变位电压(VRWM):TVS的最大额定直流工作电压,当TVS两端电压继续上升,TVS将处于高阻状态。
此参数也可被认为是所保护电路的工作电压。
D.最大反向漏电流(IR):在工作电压下测得的流过TVS的最大电流。
E.最大峰值脉冲电流(IPP):TVS允许流过的最大浪涌电流,它反映了TVS的浪涌抑制能力。
F.最大箝位电压(VC):当TVS管承受瞬态高能量冲击时,管子中流过大电流,峰值为IPP,端电压由VRWM值上升到VC值就不再上升了,从而实现了保护作用。
TVS管参数介绍及选型

TVS管参数介绍及选型TVS管是一种用于保护电子设备的电压抑制器。
当电路中出现过电压或过电流时,TVS管可以快速响应并将多余的电能导向地或其他低压位置,从而保护设备免受损坏。
下面将介绍TVS管的参数以及选型要点。
1.耐压(VR):耐压是指TVS管可以承受的最大电压。
在选择TVS管时,应根据电路中的最大工作电压选择合适的耐压范围,以确保TVS管在过压情况下能正常工作。
2.响应时间(tr):响应时间是指TVS管从遇到过压或过电流到开始抑制电压的时间。
较低的响应时间意味着TVS管可以更快地响应过压,并从电路中排除多余的电能。
3.峰值脉冲功率(PPP):峰值脉冲功率是指TVS管可以吸收和抑制的最大能量。
在选择TVS管时,应根据电路中可能出现的最大功率脉冲选择合适的峰值脉冲功率。
4.额定电流(IR):额定电流是指在TVS管正常工作时通过其的最大电流。
在选择TVS管时,应根据电路中的最大工作电流选择合适的额定电流范围。
5.保护电压(VP):保护电压是指TVS管抑制过压的电压水平。
TVS管在保护电压以上的电压下会开始导通并排出过电压。
在选择TVS管时,应根据电路中的最大工作电压选择合适的保护电压。
6.额定功率(PR):额定功率是指TVS管正常工作时消耗的功率。
在选择TVS管时,应根据电路中的功率需求选择合适的额定功率范围。
在选型TVS管时,还需要考虑以下几个要点:1.电路中的最大工作电压和电流。
2.对TVS管的响应时间有多高要求。
3.电路中可能出现的过压或过电流的能量大小。
4.电路中对保护电压水平的要求。
5.电路中的功率需求。
6.其它特殊要求,如温度特性、封装类型等。
TVS管的原理与应用

TVS管的原理与应用TVS管(Transil Voltage Suppressor)是一种电压压制器,常用于电子设备中的保护电路。
它的主要原理是在电压过高时提供一条低阻抗的通路,将电流导向接地,以保护其他电子器件免受过高电压的损害。
本文将详细介绍TVS管的工作原理、特点和应用。
一、TVS管原理TVS管原理是基于二极管特性。
一个基本的TVS管是由正向工作的普通二极管并联一个Zener二极管构成的。
当外部电压小于Zener二极管的击穿电压时,TVS管表现出正常开路的二极管特性。
当外部电压达到击穿电压时,TVS管迅速变为导通状态,形成一个低阻抗通路,以保护其它电子元件。
TVS管可以分为非可控型和可控型两种。
非可控型TVS管是最容易理解和应用的一种。
它在电压超过设定范围时,会导通并解决电压过高的问题,但不能自动恢复,需要手动更换。
而可控型TVS管则能在离开过电压区域后自动恢复。
二、TVS管特点1.快速开路:TVS管可以在几纳秒内从高阻抗状态转变为低阻抗状态,能够快速地将过电压短路到地,不会对保护电路产生负面影响。
2.可承受大电流:TVS管能够承受高达几千安培的瞬态电流。
当受保护设备遭受瞬态过电压冲击时,TVS管能够迅速导通并吸收大量的电流,保证受保护设备不受损害。
3.无功耗:在正常工作状态下,TVS管表现为高阻抗,不对保护电路产生功耗,不会影响系统的工作效率。
4.可重复使用:TVS管在承受过电压冲击后能够自动恢复工作,而无需人工干预,可以多次使用。
5.尺寸小:TVS管结构简单紧凑,占用空间小,适应于小尺寸的电子器件中。
6.温度范围广:TVS管的工作温度范围通常为-55℃到+150℃,能够适应各种环境条件。
三、TVS管应用由于其特点和优势,TVS管在电子保护电路中得到广泛应用,包括以下几个方面:1.电源保护:TVS管可用于电源输入端的过电压保护,防止电源的瞬态或持久过压对设备产生损坏。
2.通信设备:TVS管可在通信线路中应用,防止来自雷击、静电等的过电压冲击对通信设备产生干扰或损坏。
TVS管参数介绍及选型

TVS管参数介绍及选型TVS(Transient Voltage Suppressor)是一种能够有效保护电子设备免受过电压冲击损坏的电子元件。
在电路中,当电压超过设定的阈值时,TVS管会短暂地导通,并通过将过电压导向地来保护其他电子元件。
本文将介绍TVS管的参数,并为你提供选型的一些指导。
1.电压阈值(Vc):TVS管的电压阈值是指在该电压以下,TVS管被认为是一个高阻抗元件,几乎不导电。
当电压超过该阈值时,TVS管会瞬间导通并引导电流,将过电压导向地。
电压阈值的选择应根据需要保护的设备的最大工作电压来确定。
2. 瞬态功率能力(Pppm):瞬态功率能力是指TVS管在瞬态过电压状态下能够承受的最大功率。
选择合适的瞬态功率能力非常重要,以确保TVS管能够正常工作和保护设备。
一般来说,瞬态功率能力应大于被保护设备的额定功率。
3. 峰值准直电流(Itsm):峰值准直电流是指TVS管在短时间内能够承受的最大电流,通常以非重复脉冲的形式给出。
选择合适的峰值准直电流也非常重要,以确保TVS管能够正常工作而不被过大的电流烧毁。
4.容量(C):容量是指TVS管的储能能力,也称作TVS管的质量因数。
容量越大,TVS管储能能力越强,能够更有效地吸收和消除过电压。
在选择TVS管时,可以根据设备的敏感程度和所需保护的范围来选择适当的容量。
5.正向开启电压(Vf):正向开启电压是指TVS管在正向电压下开始导通的电压。
一般来说,正向开启电压应尽量小,以减少电路的功耗。
6.电流泄漏(Ir):电流泄漏是指在正常工作状态下,TVS管从其正向开启电压下的电流。
电流泄漏越小,TVS管的功耗越低。
在选型TVS管时,首先你需要确定你的应用中所需保护的设备的最大工作电压和额定功率。
然后,选择一个具有与设备需求相匹配的瞬态功率能力和峰值准直电流的TVS管。
选择一个容量足够大的TVS管可以更好地保护设备免受过电压的损害。
此外,还需要注意选择一个正向开启电压和电流泄漏较小的TVS管,以减少功耗和能量损耗。
TVS管的使用和选型

TVS管的使用和选型TVS(Transient Voltage Suppressor)管是一种用于保护电路免受瞬态过电压损害的器件。
它具有快速响应、高稳定性和高耐受能力等特点,广泛应用于电子设备的电源供应、通信系统、自动控制系统等领域。
本文将介绍TVS管的使用和选型。
一、TVS管的使用1.瞬态过电压保护:TVS管主要用于保护电路免受瞬态过电压的损害。
当电路遭受到雷电或其他瞬态过电压时,TVS管能够迅速响应并将多余的电压导向地。
2.安全保护:在电源供应系统中,TVS管用于保护电路免受过电流、过电压和过热等问题的影响,确保设备的安全运行。
3.信号保护:在通信系统中,TVS管用于保护各种信号线路免受电磁干扰和静电放电等因素的影响,确保信号的可靠传输。
4.电源管理:TVS管可以用于稳定电源波形,减小电源的波动和噪声,提高电源的质量和稳定性。
二、TVS管的选型在选择TVS管时,需要考虑以下几个因素:1. 工作电压(Working Voltage):这是指TVS管能够正常工作的最高电压。
在实际应用中,应选择额定工作电压略高于电路的最高工作电压,以确保TVS管能够有效地保护电路。
2. 最大峰值脉冲电流(Peak Pulse Current):这是指TVS管能够瞬时承受的最大电流。
在选择TVS管时,应根据电路中的最大脉冲电流进行匹配。
如果电路中存在较大的脉冲电流,应选择具有更高的最大峰值脉冲电流的TVS管。
3. 响应时间(Response Time):这是指TVS管从电压超过其工作电压时到达正常导通的时间。
响应时间越短,TVS管对瞬态过电压的保护能力越强。
4. 瞬态阻抗(Clamping Voltage):这是指TVS管在工作电压下的电压降低程度。
瞬态阻抗越小,TVS管对于电路中的瞬态过电压的保护能力越强。
5. 封装形式(Package Type):TVS管有多种不同的封装形式,包括SMD封装、插件封装等。
根据具体的应用需求选择适合的封装形式。
TVS管的应用原理_参数_命名法则以及选型

TVS管的应用原理,参数,命名法则以及选型1. 瞬态抑制二极管简称TVS (Transient Voltage Suppressor ),TVS的电气特性由P-N结面积,参杂浓度及晶片阻质决定的。
其耐突波电流的能力与其P-N结面积成正比。
特点:反映速度快(为pS级),体积小,箝位电压低,可靠性高。
10/1000μs波脉冲功率从400W~30000W,脉冲峰值电流从几安~几百安。
常用的TVS管的击穿电压有从5V到550V的系列值。
且可靠性高,在TVS 管规范之工作范围内,性能可靠,不易劣化,使用寿命长。
原理: TVS用于瞬间突波之抑制,与受保护器件并联。
在正常工作状态下,TVS对受保护线路呈高阻抗状态,当瞬间电压超过其击穿电压时,TVS就提供一个低阻抗的路径予瞬间电流。
使得流向被保护元器件的瞬间电流转而分流到TVS二极管,而受保护元器件两端的电压被限制在TVS两端的箝制电压(Clamping Voltage)。
当这个过压条件消失后,TVS二极管又将恢复到高阻抗状态。
应用:TVS广泛应用于半导体及敏感零件的保护,二级电源和信号电路的保护,以及防静电等。
2. 命名法则TVS管的型号由三部分组成:系列名+电压值+单/双向符号系列名代表不同的峰值脉冲功率和封装形式①SMAJ、SMBJ、SMCJ、SMDJ表示贴片封装:分别代表的峰值脉冲功率为400W、600W、1500W和3000W;②其它系列名表示同轴引线封装:P4KE为400W、P6KE为600W、1.5KE为1500W,SA为500W、3KP为3000W,其余类推(型号名KP或KPA前面的数字表示kW数)。
系列名后的数字代表击穿电压标称值或反向断态电压值①P4KE、P6KE、1.5KE系列中代表击穿电压标称值(VBR);②其它系列中代表反向断态电压值(VRWM)。
A表示单向,CA表示双向。
注意:SAC(500W)、LCE (1500W)系列是低电容的TVS管,只有单向,没有双向。
tvs管导通阻抗计算

tvs管导通阻抗计算
(最新版)
目录
S 管的概述
S 管的导通阻抗计算方法
S 管的应用实例
正文
一、TVS 管的概述
TVS(Transient Voltage Suppressor)管,即瞬态电压抑制器,是一种用于保护电子设备免受瞬态电压冲击的高效保护器件。
TVS 管可以在很短的时间内承受高电压,然后通过降低自身的导通阻抗来释放这部分能量,从而保护后级电路免受损坏。
TVS 管广泛应用于通信、计算机、家电等领域。
二、TVS 管的导通阻抗计算方法
TVS 管的导通阻抗是衡量其在导通状态下电阻大小的重要参数,通常用来评估其抑制瞬态电压的能力。
导通阻抗的计算方法如下:
1.首先,需要获取 TVS 管的动态阻尼参数。
动态阻尼参数是 TVS 管在导通状态下,阻尼电压与电流之比。
2.根据 TVS 管的动态阻尼参数,可以计算出其导通阻抗。
导通阻抗 = 动态阻尼参数×电流。
三、TVS 管的应用实例
1.在通信系统中,TVS 管常用于保护数据线免受静电放电等瞬态电压的损害,确保数据传输的稳定性和可靠性。
2.在计算机系统中,TVS 管可用于保护电源线、信号线等免受瞬态电
压冲击,提高计算机硬件的可靠性。
3.在家电领域,TVS 管可用于保护电源插座、开关等部件,防止瞬态电压对家电设备造成损害。
TVS管的原理与应用

TVS管的原理与应用TVS管(Transient Voltage Suppressor Diode)是一种用于保护电子线路或设备免受电压峰值或突波的瞬态压力损坏的电子元件。
TVS管的原理是通过将不间断的电压转为较低的电压来吸收过剩能量,从而保护线路或设备。
本文将详细介绍TVS管的原理、结构和应用。
一、TVS管的原理二、TVS管的结构TVS管的结构类似于普通的二极管。
它由两个不同掺杂型号的半导体材料组成的PN结构,也称为TVS管结。
在普通二极管中,PN结的击穿电压很高,所以无法起到保护作用。
而在TVS管中,通过特殊的掺杂材料选择和结构设计,使得TVS管具有较低的击穿电压,能够在电路中很好地保护其他元器件。
三、TVS管的应用1.电子设备保护:TVS管广泛应用于各种电子设备中,如电脑、手机、电视机、数码相机等。
在这些设备中,TVS管常常用来抵抗电源线上的过电压,以保护设备免受电压冲击损坏。
2.网络通信设备保护:在光缆、电信、网络通信等设备中,由于突发的电信号峰值可能对设备造成损害,TVS管经常被用作保护元件。
特别是在雷电活跃的地区,TVS管的应用非常重要。
3.电源系统保护:TVS管在电源系统中被广泛应用,用于保护电源线路免受电压的尖峰和浪涌影响。
尤其是在不稳定的电网环境下,TVS管起着至关重要的保护作用。
4.汽车电子设备保护:TVS管也被广泛应用于汽车电子设备中。
在汽车中,TVS管用来保护电源系统、灯光系统和其他电子设备免受电源噪声、突发的电压峰值和电磁干扰的影响。
5.工控设备和仪器仪表保护:由于工控设备和仪器仪表常常处于恶劣的工作环境中,电压波动的风险更高。
TVS管通常被用来保护这些设备免受电压浪涌和电磁干扰的影响。
四、TVS管的特点1.快速动作:TVS管响应速度快,可以在几纳秒内击穿。
2.高能量吸收:TVS管能够吸收较高的能量,可以在短时间内吸收过载能量。
3.低电压噪声:TVS管在正常工作条件下电压噪声较低,对其他电子元件的影响较小。
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1.1TVS管1.1.1TVS管简介对于电子产品而言,保护电路是为了防止电路中的关键敏感型器件受到过流、过压、过热等冲击的损害。
保护电路的优劣对电子产品的质量和寿命至关重要。
瞬态抑制二极管(TVS,TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR)是目前国际上普遍使用的一种高效能电路保护器件,是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品,其电路符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异。
它的主要特点是在反向应用条件下,当承受一个高能量的大脉冲时,其工作阻抗立即降至极低的导通值,从而允许大电流通过,同时把电压钳制在预定水平,其响应时间仅为10-12秒级,因此可有效地保护电子线路中的精密元器件。
Figure 1TVS管外形目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表(电度表)、RS232/422/423/485、 I/O、LAN、ISDN 、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。
TVS并联于线路用于瞬间突波抑制。
在正常工作状态下TVS对受保护器件呈高阻抗状态,不影响线路的正常工作,当有异常的过电压脉冲超过其击穿电压时,TVS由高阻状态变为低阻状态,提供的一个低阻抗路径使流向被保护元器件的瞬间电流转而分流到TVS二极管,瞬间的浪涌电流经TVS管泄放掉,同时把电压精确的限制到一个安全的水平,当异常过电压消失后,TVS立即恢复到高阻状态。
Figure 2 单向TVS管工作原理A.按极性分为:单极性和双极性两种;B.按封装及内部结构可分为:轴向引线二极管、双列直插TVS阵列(适用多线保护)、贴片式、组件式和大功率模块式等。
C.按用途可分为:各种电路都适用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件。
1.1.3TVS管伏-安特性如图所示,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。
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≤VBR(正)/VBR(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。
Figure 3单向TVS管伏安特性Figure 4双向TVS管伏安特性S管具有响应时间快、瞬态功率大、电容低、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小、易于安装等优点;B.将TVS二极管加在信号及电源线上,能防止微处理器或单片机因瞬间的脉冲,如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵;C.电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲,并能持续10ms;而一般的TTL器件,遇到超过30ms的10V脉冲时,便会导至损坏。
利用TVS二极管,可有效吸收会造成器件损坏的脉冲,并能消除由总线之间开关所引起的干扰(Crosstalk);D.将TVS二极管放置在信号线及地间,能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。
1.1.5TVS管主要参数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IT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I PP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。
Figure 5TVS管脉冲峰值电流3)最大反向工作电压V RWM(或变位电压)器件反向工作时,在规定的I R下,器件两端的电压值称为最大反向工作电压VRWM。
通常V RWM=(0.8~0.9)VBR。
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。
注意:选型时应使Vrwm不低于被保护器件或线路的正常工作电压。
一般会Vop < Vrwm< 85%*Vc,以便TVS接入电路而不影响正常电路工作。
为了满足 IEC61000-4-2 国际标准,TVS 二极管必须达到可以处理最小 8kV( 接触 ) 和 15kV( 空气 ) 的 ESD 冲击,有的半导体生产厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。
Figure 6 浪涌及静电测试波形4)最大箝位电压V C(max )在脉冲峰值电流I PP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V C(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=V C(max )/V BR,一般箝位系数为1.3左右。
5)反向脉冲峰值功率P PRTVS的P PR取决于脉冲峰值电流I PP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,P PR=K1‧K2‧V C(max )‧I PP,式中K1为功率系数,K2为功率的温度系数。
Figure 7TVS管功率系数K1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。
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。
Figure 8脉冲峰值功率与脉冲时间的关系Figure 9脉冲峰值功率降额曲线6)电容CPP主要是指TVS连接GND和I/O时,具有的电容值。
Cd为ESD/TVS器件的引脚寄生电容,通信速率越高,线路上使用的ESD保护器件的结电容要越低,否则将破坏数据信号。
电容量C是由 TVS 雪崩结截面决定的,是在特定的 1MHz 频率下测得的。
C 的大小与TVS 的电流承受能力成正比, C 太大将使信号衰减。
因此, C 是数据接口电路选用TVS 的重要参数。
电容对于数据、信号频率越高的回路,二极管的电容对电路的干扰越大,形成噪声或衰减信号强度,因此需要根据回路的特性来决定所选器件的电容范围。
高频回路一般选择电容应尽量小 ( 如 LCTVS 、低电容 TVS ,电容不大于 3pF) ,而对电容要求不高的回路电容选择可高于 40pF。
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。
1.1.6TVS管选用原则A.确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限;S额定反向关断VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。
若选用的VWM太低,器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。
串行连接分电压,并行连接分电流;Figure 10脉冲峰值功率降额曲线S的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压;Figure 11脉冲峰值功率降额曲线D.在规定的脉冲持续时间内,TVS的最大峰值脉冲功耗PPM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。
在确定了最大箝位电压后,其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流;E.Vc、Ipp反映了TVS器件的浪涌抑制能力。
当TVS承受额定的瞬时峰值脉冲电流Ipp时,可能在器件上的瞬时最大电压值即最大箝位电压为Vc。
此时,如果脉冲时间为规定的标准值,则TVS的最大峰值脉冲功率为:Ppp=Vc*Ipp。
因此在选用TVS前,最好对线路中产生的脉冲类型有大致的了解,是单脉冲,还是复脉冲,脉冲的上升时间,脉宽,峰值等,以便确定Vc,Ipp,PM;F.对于数据接口电路的保护,还必须注意选取具有合适电容CPP的TVS器件。
;G.根据用途选用TVS的极性及封装结构。
交流电路选用双极性TVS较为合理;多线保护选用TVS阵列更为有利;H.温度考虑。
瞬态电压抑制器可以在-55℃~+150℃之间工作。
如果需要TVS在一个变化的温度工作,由于其反向漏电流ID是随增加而增大;功耗随TVS结温增加而下降,从+25℃~+175℃,大约线性下降50%后击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。
因此,必须查阅有关产品资料,考虑温度变化对其特性的影响。
1.1.7TVS管短路失效模式TVS失效模式有短路、开路和电特性退化等。
其中短路失效最为常见且对电路的影响最为严重。
TVS一旦发生短路失效,释放出的高能量常常会将保护的电子设备损坏。
TVS器件主要由芯片、电极系统和管壳3部分构成。
其中芯片是核心通常在单晶硅片上采用扩散工艺形成。
如果在TVS制造工艺工程中控制不良,则可能造成TVS器件的固有缺陷,使TVS成品率和可靠性降低,容易导致筛选或使用中失效。
1)引发TVS短路失效的主要内在质量因素A.芯片粘结界面空洞:引发TVS短路的最典型的原因是管芯与内引线组件、底座铜片烧结不良,在烧结界面出现大面积空洞。
空洞可能是由于焊料不均匀或粘结界面各层材料玷污、氧化使焊料沾润不良,造成烧焊时焊料与芯片或金属电极没有良好的熔合焊接引起的。
空洞面积较大时电流在烧结点附近汇聚,管芯散热困难,造成热电应力集中,产生局部热电,严重时引起热奔,使器件烧毁。
空洞面积较小时可加速焊料热疲劳,使焊料层会产生疲劳龟裂引起器件热阻增大,最终导致器件过热烧毁。
B.台面缺陷:TVS台面缺陷造成的失效常常是批次性的。
TVS制造工艺过程中造成芯片台面损伤的原因主要有芯片在酸蚀成型时用于氢氟酸、硝酸混合液配方过浓或过高而反应剧烈烧焊过后进行碱腐蚀清洗时腐蚀液浓度过大温度过高而造成碱腐蚀清洗过重。
C.表面强积累层或强反型层:即便TVS器件芯片台面完好,TVS短路失效也容易发生在表面。
这是由于晶体结构的周期性在表面上中断,加上半导体表面往往存在许多磨片、抛光、喷砂、切片等引起的晶格缺陷,吸附腐蚀时残留的化学品、气体或其它污染物会使半导体表面带电。
表面电荷被保护胶钝化并吸附或排斥半导体体内的自由载流子在pn结边缘形成表面积累层耗尽层或反型层等表面空间电荷层。
在外加电压的作用下强积累层或强反型层使pn结边缘电场强度大于体内pn结边缘部分在比额定击穿电压低的电压下便达到临界电场而发生载流子倍增效应,造成pn结边缘电流集中,功率密度过大,温度过高而烧毁。
D.芯片裂纹:芯片裂纹是引起TVS短路失效的一个重要内在质量因素。