tvs二極管/smbj22ca/瞬變抑制二極管

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tvs二極管與常見的穩(wěn)壓二極管的工作原理相似，如果高于標(biāo)志上的擊穿電壓，tvs二極管就會(huì)導(dǎo)通，與穩(wěn)壓二極管相比，tvs二極管有更高的電流導(dǎo)通能力。tvs二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，以10-12s量級(jí)速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，同時(shí)吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率。使兩極間的電壓箝位于一個(gè)安全值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件免受浪涌脈沖的破壞。

tvs器件的特點(diǎn)

一、tvs器件的工作原理

　　瞬態(tài)（瞬變）電壓抑制二級(jí)管簡稱tvs器件，在規(guī)定的反向應(yīng)用條件下，當(dāng)承受一個(gè)高能量的瞬時(shí)過壓脈沖時(shí)，其工作阻抗能立即降至很低的導(dǎo)通值，允許大電流通過，并將電壓箝制到預(yù)定水平，從而有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件免受損壞。tvs能承受的瞬時(shí)脈沖功率可達(dá)上千瓦，其箝位響應(yīng)時(shí)間僅為1ps（10-12s）。tvs允許的正向浪涌電流在t＝25℃，t＝10ms條件下，可達(dá)50～200a。雙向tvs可在正反兩個(gè)方向吸收瞬時(shí)大脈沖功率，并把電壓箝制到預(yù)定水平，雙向tvs適用于交流電路，單向tvs一般用于直流電路。

二、tvs器件的電特性

1、單向tvs的v-i特性，單向tvs的正向特性與普通穩(wěn)壓二極管相同，反向擊穿拐點(diǎn)近似“直角”為硬擊穿，為典型的pn結(jié)雪崩器件。從擊穿點(diǎn)到vc值所對(duì)應(yīng)的曲線段表明，當(dāng)有瞬時(shí)過壓脈沖時(shí)，器件的電流急驟增加而反向電壓則上升到箝位電壓值，并保持在這一水平上。

2、雙向tvs的v-i特性，雙向tvs的v-i特性曲線如同兩只單向tvs“背靠背”組合，其正反兩個(gè)方向都具有相同的雪崩擊穿特性和箝位特性，正反兩面擊穿電壓的對(duì)稱關(guān)系為：0.9≤v(br)(正) /v（br）(反) ≤1.1，一旦加在它兩端的干擾電壓超過箝位電壓vc就會(huì)立刻被抑制掉，雙向tvs在交流回路應(yīng)用十分方便。

三、tvs器件的主要電參數(shù)

1、擊穿電壓v(br)器件在發(fā)生擊穿的區(qū)域內(nèi)，在規(guī)定的試驗(yàn)電流i(br)下，測得器件兩端的電壓稱為擊穿電壓，在此區(qū)域內(nèi)，二極管成為低阻抗的通路。

2、最大反向脈沖峰值電流ipp在反向工作時(shí)，在規(guī)定的脈沖條件下，器件允許通過的最大脈沖峰值電流。ipp與最大箝位電壓vc(max)的乘積，就是瞬態(tài)脈沖功率的最大值。使用時(shí)應(yīng)正確選取tvs，使額定瞬態(tài)脈沖功率ppr大于被保護(hù)器件或線路可能出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率。當(dāng)瞬時(shí)脈沖峰值電流出現(xiàn)時(shí)，tvs被擊穿，并由擊穿電壓值上升至最大箝位電壓值，隨著脈沖電流呈指數(shù)下降，箝位電壓亦下降，恢復(fù)到原來狀態(tài)。因此，tvs能抑制可能出現(xiàn)的脈沖功率的沖擊，從而有效地保護(hù)電子線路。峰值電流波形a、正弦半波b、矩形波c、標(biāo)準(zhǔn)波（指數(shù)波形）d、三角波tvs峰值電流的試驗(yàn)波形采用標(biāo)準(zhǔn)波（指數(shù)波形），由tr/tp決定。峰值電流上升時(shí)間tr:電流從0.1ipp開始達(dá)到0.9ipp的時(shí)間。半峰值電流時(shí)間tp：電流從零開始通過最大峰值后，下降到0.5ipp值的時(shí)間。下面列出典型試驗(yàn)波形的tr/tp值：a、emp波：10ns /1000ns b、閃電波：8μs /20μs c、標(biāo)準(zhǔn)波：10μs /1000μs

3、最大反向工作電壓vrwm（或變位電壓）器件反向工作時(shí)，在規(guī)定的ir下，器件兩端的電壓值稱為最大反向工作電壓vrwm。通常vrwm =（0.8~0.9）v (br)。在這個(gè)電壓下，器件的功率消耗很小。使用時(shí)，應(yīng)使vrwm不低于被保護(hù)器件或線路的正常工作電壓。

4、最大箝位電壓vc(max )在脈沖峰值電流ipp作用下器件兩端的最大電壓值稱為最大箝位電壓。使用時(shí)，應(yīng)使vc(max )不高于被保護(hù)器件的最大允許安全電壓。最大箝位電壓與擊穿電壓之比稱為箝為系數(shù)。即：箝位系數(shù)=vc(max )/v(br)一般箝位系數(shù)為1.3左右。最大箝位電壓vc(max )的測試方法見4.4。

5、反向脈沖峰值功率ppr tvs的ppr取決于脈沖峰值電流ipp和最大箝位電壓vc(max )，除此以外，還和脈沖波形、脈沖時(shí)間及環(huán)境溫度有關(guān)。當(dāng)脈沖時(shí)間tp一定時(shí)，ppr =k1...＆#183;k2＆#183;vc(max )＆#183;ipp式中k1為功率系數(shù)，k2為功率的溫度系數(shù)。典型的脈沖持續(xù)時(shí)間tp為1ms，當(dāng)施加到瞬態(tài)電壓抑制二極管上的脈沖時(shí)間tp比標(biāo)準(zhǔn)脈沖時(shí)間短時(shí)，其脈沖峰值功率將隨tp的縮短而增加。tvs的反向脈沖峰值功率ppr與經(jīng)受浪涌的脈沖波形有關(guān)，用功率系數(shù)k1表示，各種浪涌波形的k1值如表1所示。e=∫i(t).v(t)dt式中：i(t)為脈沖電流波形，v(t)為箝位電壓波形。這個(gè)額定能量值在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)tvs是不可重復(fù)施加的。但是，在實(shí)際的應(yīng)用中，浪涌通常是重復(fù)地出現(xiàn)，在這種情況下，即使單個(gè)的脈沖能量比tvs器件可承受的脈沖能量要小得多，但若重復(fù)施加，這些單個(gè)的脈沖能量積累起來，在某些情況下，也會(huì)超過tvs器件可承受的脈沖能量。因此，電路設(shè)計(jì)必須在這點(diǎn)上認(rèn)真考慮和選用tvs器件，使其在規(guī)定的間隔時(shí)間內(nèi)，重復(fù)施加脈沖能量的累積不至超過tvs器件的脈沖能量額定值。

6、電容cpp tvs的電容由硅片的面積和偏置電壓來決定，電容在零偏情況下，隨偏置電壓的增加，該電容值呈下降趨勢(shì)。電容的大小會(huì)影響tvs器件的響應(yīng)時(shí)間。

7、漏電流ir當(dāng)最大反向工作電壓施加到tvs上時(shí)，tvs管有一個(gè)漏電流ir，當(dāng)tvs用于高阻抗電路時(shí)，這個(gè)漏電流是一個(gè)重要的參數(shù)。