TVS二极管介绍及使用，都在这儿了
tvs二极管介绍及使用，都在这儿了 便携式设备的esd维护非常重要，而tvs二极管是一种非常有用的维护器材，与其它器材比较有其共同的优势，但在运用时应当关于不一样的维护目标来选用器材，由于不一样的端口也许遭到的静电冲击有所不一样，不一样器材请求的维护程度也有不一样。要注意相应的参数辨别以及各个生产商的不一样规划，一起还要进行合理的pcb布局。这篇文章介绍在便携式设备的esd维护中如何运用tvs二极管器材。便携式设备如笔记本电脑、手机、pda、mp3播放器等，由于频频与人体触摸很容易遭到静电放电(esd)的冲击，假如没有选择适宜的维护器材，也许会形成机器功用不稳定，或许损坏。更坏的状况是查不出切当的原因，运用户误认为是商品质量问题而损坏公司诺言。通常状况下，对此类设备暴露在外面也许与人体触摸的端口都请求进行防静电维护，如键盘、电源接口、数据口、i/o口等等。如今比较通用的esd规范是iec61000-4-2，运用人体静电形式，测试电压的规模为2kv～15kv(空气放电)，峰值电流为20a/ns，全部脉冲持续时刻不超越60ns。在这么的脉冲下所发生的能量一共不超越几百个微焦尔，但却足以损坏灵敏元器材。便携式设备所选用的ic器材大多是高集成度、小体积商品，精细的加工技术使硅晶氧化层非常薄，因此更易击穿，有的在20v左右就会遭到损害。传统的维护办法已不再遍及适用，有的乃至还会形成对设备功用的搅扰。tvs二极管的特色可用于便携式设备的esd维护器材有许多，例如规划人员可用分立器材建立维护回路，但由于便携设备关于空间的限制以及防止回路自感，这种办法已逐步被愈加集成化的器材所代替。多层金属氧化物器材、陶瓷电容还有二极管都能够有用地进行防护，它们的特性及体现各有不一样，tvs二极管在此类运用中的共同体现为其赢得了越来越大的市场。tvs二极管的特色一是反响敏捷，使瞬时脉冲在没有对线路或器材形成损害之前就被有用地遏制，二是截止电压比较低，更适用于电池供电的低电压回路环境。别的对tvs二极管规划的改善使其具有更低的漏电流和结电容，因此在处理高速率传导回路的静电冲击时有更抱负的功用体现。tvs二极管的优势tvs与齐纳二极管：与传统的齐纳二极管比较，tvs二极管p/n结面积更大，这一构造上的改善使tvs具有更强的高压接受能力，一起也下降了电压截止率，因此关于维护手持设备低作业电压回路的安全具有非常好作用。vs与陶瓷电容：许多规划人员情愿选用外表贴装的陶瓷电容作esd维护，不光廉价并且规划简洁，但这类器材对高压的接受力却比较弱。5kv的冲击会形成约10%陶瓷电容失效，到10kv时，损坏率到达60%，而tvs能够接受15kv电压。在手持设备的运用过程中，由于与人体频频触摸，各个端口必须最少能够接受8kv触摸冲击(iec61000-4-2规范)，可见运用tvs能够有用确保终究商品的合格率。tvs与mlv：多层金属氧化物构造器材(mlv)也能够进行有用的瞬时高压冲击按捺，此类器材具有非线性电压-电流(阻抗体现)联系，截止电压可达开始中止电压的2～3倍，这种特性合适用于对电压不太灵敏的线路和器材的维护，如电源回路。而tvs二极管具有非常好的电压截止因子，一起还具有较低的电容，这一点关于手持设备的高频端口非常重要，由于过高的电容会影响数据传输，形成失真或是降级。tvs二极管的各种外表封装均合适流水线装配的请求，并且芯片构造便于集成其它的功用，如emi和rfi过滤维护等，可有用下降器材成本，优化全体规划。另一个不能疏忽的特色是二极管能够很便利地与其它器材集成在一个芯片上，现有许多将emi过滤和rfi防护等功用与tvs集成在一起的器材，不光削减规划所选用的器材数目下降成本，并且也防止pcb板上布线时易诱发的伴生自感。tvs二极管的作业原理瞬态（瞬变）电压按捺二极管简称tvs器材，在规则的反向运用条件下，当接受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其作业阻抗能当即降至很低的导通值，答应大电流通过，并将电压箝制到预订水平，然后有用地维护电子线路中的精细元器材免受损坏。tvs能接受的瞬时脉冲功率可达上千瓦，其箝位呼应时刻仅为1ps（10^-12s）。tvs答应的正向浪涌电流在t =25℃，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，并把电压箝制到预订水平，双向tvs适用于沟通电路，单向tvs通常用于直流电路。tvs二极管的电特性1、单向tvs的v-i特性，单向tvs的正向特性与一般稳压二极管一样，反向击穿拐点近似“直角”为硬击穿，为典型的pn结雪崩器材。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，器材的电流急骤添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特性曲线好像两只单向tvs“背靠背”组合，其正反两个方向都具有一样的雪崩击穿特性和箝位特性，正反两面击穿电压的对称联系为：0.9≤v(br)(正) /v（br）(反) ≤1.1，一旦加在它两端的搅扰电压超越箝位电压vc就会马上被按捺掉，双向tvs在沟通回路运用非常便利。
tvs器材的首要参数1. 击穿电压v(br) 器材在发生击穿的区域内，在规则的试验电流i(br) 下，测得器材两头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. 反向脉冲峰值电流ipp在反向作业时，在规则的脉冲条件下，器材答应经过的脉冲峰值电流。ipp与箝位电压vc(max) 的乘积，即是瞬态脉冲功率的值。 使用时应准确挑选tvs，使额外瞬态脉冲功率ppr大于被维护器材或线路也许呈现的瞬态浪涌功率。 当瞬时脉冲峰值电流呈现时，tvs被击穿，并由击穿电压值上升至箝位电压值，跟着脉冲电流呈指数下降，箝位电压亦下降，康复到原来状况。因而，tvs能按捺也许呈现的脉冲功率的冲击，从而有用地维护电子线路。3. 反向作业电压vrwm（或变位电压）器材反向作业时，在规则的ir下，器材两头的电压值称为反向作业电压vrwm。通常vrwm =（0.8~0.9）v (br) 。在这个电压下，器材的功率耗费很小。使用时，应使vrwm 不低于被维护器材或线路的正常作业电压。4.箝位电压vc(max ) 在脉冲峰值电流ipp 效果下器材两头的电压值称为箝位电压。使用时，应使vc(max )不高于被维护器材的答应安全电压。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) 通常箝位系数为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和箝位电压vc(max )，除此以外，还和脉冲波形、脉冲时刻及环境温度有关。当脉冲时刻tp一守时，ppr =k1...·k2 ·vc(max ) ·ipp 式中k1为功率系数，k2为功率的温度系数。典型的脉冲持续时刻tp为1ms，当施加到瞬态电压按捺二极管上的脉冲时刻tp 比规范脉冲时刻短时，其脉冲峰值功率将随tp的缩短而添加。tvs的反向脉冲峰值功率ppr与饱尝浪涌的脉冲波形有关，用功率系数k1表明，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。这个额外能量值在极短的时刻内对tvs是不行重复施加的。可是，在实践的使用中，浪涌通常是重复地呈现，在这种状况下，即便单个的脉冲能量比tvs器材可接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堆集起来，在某些状况下，也会超越tvs器材可接受的脉冲能量。因而，电路规划有必要在这点上仔细思考和选用tvs器材，使其在规则的距离时刻内，重复施加脉冲能量的累积不至超越tvs器材的脉冲能量额外值。6.电容cpp tvs的电容由硅片的面积和偏置电压来决议，电容在零偏状况下，随偏置电压的添加，该电容值呈下降趋势。电容的巨细会影响tvs器材的呼应时刻。7.漏电流ir 当反向作业电压施加到tvs上时，tvs管有一个漏电流ir，当tvs用于高阻抗电路时，这个漏电流是一个首要的参数。tvs器材的分类按极性可分为：单极性和双极性两种；按用处可分为：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。轴向引线的商品峰值功率可达400w、500w、600w、1500w和5000w。其间大功率的商品首要用在电源馈线上，低功率商品首要用在高密度装置场合。关于高密度装置的场合，也能够挑选双列直插和表面贴装等封装方式。tvs器材的选用在选用tvs时，应思考以下几个首要因素：(1)若tvs有也许接受来自两个方向的尖峰脉冲电压(浪涌电压)冲击时，应当选用双极性的，否则可选用单极性。(2)所选用tvs的vc值应低于被维护元件的电压。vc是二极管在截止状况的电压，也即是在esd冲击状况时经过tvs的电压，它不能大于被维护回路的可接受极限电压，否则器材面对被损坏的风险。(3)tvs在正常作业状况下不要处于击穿状况，处于vr以下，应综合思考vr和vc两方面的请求来挑选恰当的tvs。(4)假如知道比较准确的浪涌电流ipp，则可使用vcipp来断定功率；假如无法断定ipp的大致规模，则选用功率大些的tvs为好。pm是tvs能接受的峰值脉冲功率耗散值。在给定的箝位电压下，功耗pm越大，其浪涌电流的接受能力越大；在给定的功耗pm下，箝位电压vc越低，其浪涌电流的接受能力越大。别的，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时刻和环境温度有关。 (5)tvs所能接受的瞬态脉冲是不重复的，器材规则的脉冲重复频率(持续时刻与间歇时刻之比)为0．01%。假如电路内呈现重复性脉冲，应思考脉冲功率的累积，否则有也许损坏tvs。(6)关于小电流负载的维护，可有认识地在线路中添加限流电阻，只要限流电阻的阻值恰当，通常不会影响线路的正常作业，但限流电阻对搅扰所发生的电流却会大大减小。但这么也许选用峰值功率较小的tvs管来对小电流负载线路进行维护。(7)电容量c是由tvs雪崩结截面决议的，这是在特定的1 mhz频率下测得的。c的巨细与tvs的电流接受能力成正比，c太大将使信号衰减。因而，c是数据接口电路选用tvs的首要参数。关于数据/信号频率越高的回路，二极管的电容对电路的搅扰越大，形成噪声或衰减信号强度也大，因而，需求依据回路的特性来决议所选器材的电容规模。高频回路通常挑选电容应尽量小(如lctvs、低电容tvs，电容不大于3 pf)，而对电容请求不高的回路，电容的容量挑选可高于40pf。(8)为了满意iec61000-4-2国际规范，tvs二极管有必要到达能够处理最小8 kv(mb，触摸)和15 kv(bm,空气)的esd冲击，有的半导体生产厂商在自己的商品上使用了更高的抗冲击规范。而关于某些有特殊请求的便携设备使用，规划者能够按需求挑选器材。tvs器材的使用1.底部连接器的使用底部连接器规划广泛使用在移动花费类商品上，现在市场上使用商品首要为、pda、dsc(数码相机)以及mp3等便携商品。由所以直流回路，可选用高电容器材。此端口也许会遭到高能量的冲击，能够选用集成了tvs和过流维护功用的器材。2. rj-45(10/100m以太网网络)rj-45接口广泛使用在网络连接的接口设备上，典型的使用即是10/100m以太网网络。3. 视频线路的维护现在视频多见的输出端口规划有d-sub、dvi(28线)、scart(19线)和d-terminal(首要日系商品在用)。视频数据线具有高数据传输率，数据传输率高达480mbps，有的视频数据传输率到达1g以上，因而要挑选低电容lctvs，它通常是将一个低电容二极管与tvs二极管串联，以下降整个线路的电容(可低于3pf)，到达高速率回路的请求。4. sim卡数据线路维护sim卡数据线路维护一直是各个公司的商品要点,并且专门为此类端口规划的集esd(tvs)/emi/rfi防护于一个芯片的器材，充分体现了片式器材的无限集成方案。在针对不一样用处挑选器材时，要防止使器材作业在其规划参数极限邻近，还应依据被维护回路的特征及也许接受esd冲击的特征选用反应速度足够快、敏感度足够高的器材，这关于有用表现维护器材的效果非常要害，别的集成了其它功用的器材也应当首先思考。5. usb维护通常usb的esd维护分上行和下行两种状况。
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