TVS管详解
关键参数和伏安特性曲线:
Vrwm:最大反向工作电压Vrwm定义为可施加到TVS管的电压并保证该二极管不会因工艺或温度过高而传导大量电流。通常小于100nA;在设计中,应选择Vrwm高于预期的最大工作电压;
Vbr:击穿电压Vbr是TVS管开始传导电流的电压,通常定义为1mA泄漏电流;Vbr定义了二极管曲线上的拐点,在拐点处泄露呈指数增长;在浪涌事件期间,Vbr是TVS管开始钳位的电压,因此在比较具有相同Rd的两个TVS时,较低的Vbr意味着较低的钳位和更好的保护;Vbr是一个直流量,会随温度发生显著变化,通常用最小值和最大值定义;
Ipp:峰值脉冲电流定义为在二极管本身过热或失效之前可以分流的最大浪涌电流;浪涌事件可以用最大电流来定义,Ipp是一个临界值,因为它决定了给定TVS管是否可以吸收该最大电流而不会造成任何损坏。确保TVS二极管Ipp大于峰值浪涌电流;TVS因过电流而不是过电压而失效,因此在选择TVS管Ipp时,浪涌电流大小决定了要求;确保在选择TVS管时考虑Ipp的过温降额,因为许多TVS管在升高到105°或125°时会显著降额;所有TVS管数据表都应包含一个图表,显示峰值功耗与温度的关系,该图表可用于计算Ipp;
TVS管可以承受的Ipp取决于脉冲的长度,因此总是相对于波形来定义的,在TVS数据表中,规范几乎总是相对于1ms脉冲长度进行定义,但有些还提供20us波形;参考波形脉冲越短,Ipp越高,因此确保Ipp值参考与你工程测试条件相同的波形非常重要。如果数据表没有定义与你工程特定波形相关的Ipp,通常会有一条数据表曲线显示脉冲长度的峰值脉冲功率(Ppp = Vcla *Ipp),这就可以粗略确定给定脉冲长度的Ipp
Vcla和Rd:动态电阻Rd和钳位电压Vcla,因为Rd是二极管的固有特性,而Vcal是系统中的重要参数,所有二极管都有一定的内阻定义为Rd;当电流流过二极管时,引线上测得的电压定义为Vcla,其计算公式为Vcla = Vbr +Isurge *Rd;Vcla将始终在TVS数据表中指定与Isurge和参考波形相关,类似Ipp,请注意将数据表测试条件与工程中的条件相匹配,因为Vcla会根据条件而有很大差异Rd有时但并非在TVS数据表中指定。如果没有指定,可以使用公式Vcla = Vbr +Isurge *Rd从给定的Vcla粗略计算Rd
极性:这个没什么好讲的,直接贴图清晰明了
泄露电流和寄生电容:TVS管与所有模拟元件一样,具有漏电流和寄生电容;较大的漏电流会消耗能量,如:在电池供电的系统,始终开启1mA泄露电流可能会消耗大量功率;对于高速信号输入,高电容会信号的质量,需格外注意;
为什么要用TVS管?
因为无处不在的静电放电
何为静电放电-ESD?
所有物体都可以通过与其他物体接触而积聚电荷。以人体皮肤为例, 当物体与皮肤摩擦,会带走皮肤表面松散束缚的电子,所以皮肤通常会积聚正电荷。
当带正电的物体接近导体时,电子会突然从导体转移到带正电的物体上。这种电子突然转移就称为静电放电。
典型的ESD事件会释放数千伏电压,这可能会损坏敏感半导体和集成电路。ESD 可以通过暴露于外界的接口连接器引入系统电路。当人体等带电物体与接口连接器密切接触时,ESD 电流会放电到 PCB 布线上,可能会损坏和破坏 重要的系统电路。
为了防止损坏系统 ESD 保护二极管可置于靠近接口连接器处。如此一来,当 ESD 放电到布线上时,ESD 保护二极管 会将电流引导至接地端,从而保护后面的电路。