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  • TVS管和ESD保護二極管的區別
    • 发布时间:2019-12-04 15:42:37
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    TVS管和ESD管的区分是:工作原理是一样的,但功率和封装是不一样的;ESD主要是用来防静电,防静电就要求電容值低;TVS就做不到这一点,TVS的電容值比较高。
    TVS管和ESD保護二極管的區別
    瞬态二極管(Transient Voltage Suppressor)简称TVS,是一种二極管形式的高效能保护器件。
    当TVS 二極管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它 能以10的负12次方秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元 器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。
    静电放电即ESD(Electro-Static discharge),是指具有不同静电电位的物体相互靠近或直接打仗引起的电荷转移。
    ESD是20世紀中期以來形成的以研究靜電的産生、危害及靜電防護等的學科,因此,國際上習慣將用于靜電防護的东西統稱爲ESD。
    TVS瞬態電壓抑制
    這裏不論TV(瞬態電壓)是怎样産生的,比如直接大概間接的雷擊,靜電放電,大容量的負載投切等因素導致的浪湧.電壓從幾伏到幾十千伏甚至更高.;
    ESD靜電放電保護 
    這裏的ES主要是三種模型所表述.
    其中主要应用是HBM 和 MM,简朴说,就是人大概设备对器件放电(静电),但是器件不能损坏.
    典型的HBM CLASS 1C模型规定一个充电1000V-2000V的100pF的電容通过一个1500欧姆的電阻对器件放电.
    MM模型要比人体模型能量大一些.電容是200pF,电压大概在200-400之间,不过没有串联電阻了.
    典型的人體模型放電,峰值電流小于0.75A,時間150ns; 
    典型的機器模型放電,峰值電流小于8A,時間5ns
    典型的雷擊浪湧(電力線入線處使用的TVS)峰值電流3000A,時間20us/
     
    原理是一樣的,但根據功率和封裝來分就不一樣.
    ESD和TVS比较的话,要看用在那些用途上,像ESD主要是用来防静电,防静电就要求電容值低,一般是1--3.5PF之间为最好.而TVS就做不到这一点,TVS的電容值比较高.
    通過分別對其進行符合IEC61000-4-2標准的+/-8KV接觸放電,分析捕獲的IEC波型可以得知,TVS保護性能強過貼片壓敏很多倍. 
    压敏電阻采用物理吸收原理,每经过一次ESD事件,材料就会受到一定物理损伤,形成永久性的泄电通道,而TVS是采用的半导体钳位原理,在经历ESD事件时,瞬间将能量传递出去,对器件本身并无影响.
    他們應用的場合不同,TVS一般用于處級和次級保護,而ESD主要用于板級保護.
    选择TVS一般是看器件的功率和封装,ESD器件一般看中的是它的ESD rating (HBM/MM)和IEC61000-4-2的LEVEL,高速的USB和I/O很正视它的容值。
    河北十一选五一定牛走势图經常可以見到的esd保護電路以下圖:
    TVS管和ESD保護二極管的區別
    TVS管有两个引脚,是两脚器件;而ESD抑制二極管有三个引脚,是三脚器件。ESD抑制二極管两个二極管串起来后,引出三根引脚。其电路符号分别以下图所示。
    TVS管和ESD保護二極管的區別
    TVS主要用在电源输入端起到防浪涌的作用,瞬间吸收浪涌电流对后级电路起到保护作用。ESD二極管的正负接在电源引脚,公共端接在被保护引脚上起到释放静电的作用。
    瞬态抑制二極管
    瞬态抑制二極管是一种限压型的过压保护器件,也叫TVS,以pS级的速度把太高的电压限制在一个安全范围之内,从而起到保护前面电路的作用。
    TVS的响应时间可以达到ps级,是限压型浪涌保护器件中最快的。用于电子电路的过电压保护时其响应速度都可满足要求。TVS管的结電容根据制造工艺的不同,大体可分为两种范例,高结電容型TVS一般在几百~几千pF的数量级,低结電容型TVS的结電容一般在几pF~几十pF的数量级。一般分立式TVS的结電容都较高,表贴式TVS管中两种范例都有。在高频信号线路的保护中,应主要选用低结電容的TVS管。
    TVS管和ESD保護二極管的區別
    瞬态电压抑制二極管(TVS)又叫钳位二極管,是目前国际上普遍使用的一种高效能电路保护器件,它的外型与普通二極管相同,但却能吸收高达数千瓦的浪涌功率,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毫秒,因此可有效地保护电子线路中的精密元器件。
    瞬态电压抑制二極管允许的正向浪涌电流在TA=250C,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,并把电压钳制到预定水平,双向TVS适用于交流电路,单向TVS一般用于直流电路。可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等,是一种理想的保护器件。耐受能力用瓦特(W)表示。
    瞬态电压抑制二極管的主要电参数
    (1)擊穿電壓V(BR)
    器件在发生击穿的地区内,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,在此地区内,二極管成为低阻抗的通路。
    (2)最大反向脈沖峰值電流
    在反向工作時,在規定的脈沖條件下,器件允許通過的最大脈沖峰值電流。IPP與最大鉗位電壓VC(MAX)的乘積,就是瞬態脈沖功率的最大值。
    使用時應正確選取TVS,使額定瞬態脈沖功率PPR大于被保護器件或線路可能出現的最大瞬態浪湧功率。
    瞬态电压抑制二極管的分类)
    瞬态电压抑制二極管可以按极性分为单极性和双极性两种,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。如:各种交流电压保护器、 4~200mA电流环保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。若按封装及内部结构可分为:轴向引线二極管、双列直插TVS阵列(适用多线保护)、贴片式、组件式和大功率模塊式等。
    瞬态电压抑制二極管的应用
    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、电电机磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、打仗器噪音的抑制等各个领域。
    瞬态电压抑制二極管的特点;
    (1)将TVS二極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肪冲,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。
    (2)静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,碰到超过30ms的10V脉冲时,便会导至损坏。利用TVS二極管,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)。
    (3)将TVS二極管放置在信号线及接地间,能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。
    瞬态电压抑制二極管的选用技巧
    (1)確定被保護電路的最大直流或連續工作電壓、電路的額定標准電壓和“高端”容限。
    (2)TVS額定反向關斷VWM應大于或等于被保護電路的最大工作電壓。若選用的VWM太低,器件可能進入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。串行連接分電壓,並行連接分電流。
    (3)TVS的最大鉗位電壓VC應小于被保護電路的損壞電壓。
    (4)在規定的脈沖持續時間內,TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護電路內可能出現的峰值脈沖功率。在確定了最大鉗位電壓後,其峰值脈沖電流應大于瞬態浪湧電流。
    (5)对于数据接口电路的保护,还必须注意选取具有合适電容C的TVS器件。
    (6)根據用途選用TVS的極性及封裝結構。交流電路選用雙極性TVS較爲公道;多線保護選用TVS陣列更爲有利。
    (7)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,由于其反向泄电流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%雨击穿电压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。
    处理瞬时脉冲对元件损害的最好办法是将瞬时电流从感应元件引开。TVS二極管在线路板上与被保护线路并联,当瞬时电压超过电路正常工作电压后,TVS二極管便产生雪崩,提供给瞬时电流一个超低電阻通路,其结果是瞬时电流透过二極管被引开,避开被保护元件,并且在电压规复正常值之前使被保护回路一直保持停止电压。当瞬时脉冲结束以后,TVS二極管自动回答高阻状态,整个回路进入正常电压。许多元件在承受多次冲击后,其参数及性能会产生退化,而只要工作在限定范围内,二極管将不会产生损坏或退化。
    从以上过程可以看出,在选择TVS二極管时,必须注意以下几个参数的选择:
    1. 最小击穿电压VBR和击穿电流I R 。VBR是TVS最小的击穿电压,在25℃时,低于这个电压TVS是不会产生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR )时,加于TVS两极的电压为其最小击穿电压V BR 。按TVS的VBR与标准值的离散程度,可把VBR分为5%和10%两种。对于5%的VBR来讲,V WM =0.85VBR;对于10%的VBR来讲,V WM =0.81VBR。为了满足IEC61000-4-2国际标准,TVS二極管必须达到可以处理最小8kV(打仗)和15kV(氛围)的ESD冲击,部份半导体厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。对于某些有特殊要求的可携设备应用,设计者可以依需要挑选元件。
    2.最大反向泄电流ID和额定反向切断电压VWM。VWM是二極管在正常状态时可承受的电压,此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压,否则二極管会不断停止回路电压;但它又需要只管与被保护回路的正常工作电压靠近,这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁。当这个额定反向切断电压VWM加于TVS的两极间时它处于反向切断状态,流过它的电流应小于或等于其最大反向泄电流ID。
    3.最大钳位电压VC和最大峰值脉冲电流I PP 。当持续时间为20ms的脉冲峰值电流IPP流过TVS时,在其两端出现的最大峰值电压为VC。V C 、IPP反映了TVS的突波抑制能力。VC与VBR之比称为钳位因子,一般在1.2~1.4之间。VC是二極管在停止状态提供的电压,也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压,它不能大于被保护回路的可承受极限电压,否则元件面临被损伤的危险。
    4. Pppm额定脉冲功率,这是基于最大停止电压和此时的峰值脉冲电流。对于手持设备,一般来讲500W的TVS就足够了。最大峰值脉冲功耗PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功耗值。在特定的最大钳位电压下,功耗PM越大,其突波电流的承受能力越大。在特定的功耗PM下,钳位电压VC越低,其突波电流的承受能力越大。另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和情况温度有关。而且,TVS所能承受的瞬态脉冲是不重覆的,元件规定的脉冲重覆频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01%。如果电路内出现重覆性脉冲,应考虑脉冲功率的积累,有可能损坏TVS。
    5. 電容器量C。電容器量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太大将使讯号衰减。因此,C是数据介面电路选用TVS的主要参数。電容器对于数据/讯号频率越高的回路,二極管的電容器对电路的干扰越大,形成噪音或衰减讯号强度,因此需要根据回路的特性来决定所选元件的電容器范围。高频回路一般选择電容器应只管小(如 LCTVS、低電容器TVS,電容器不大于3pF),而对電容器要求不高的回路電容器选择可高于40pF。
    瞬态电压抑制二極管特性曲线:
    說明:
    VBR:崩溃电压@IT- TVS瞬间变为低阻抗的点
    VRWM:維持電壓-在此階段TVS爲不導通之狀態
    VC:钳制电压@Ipp -钳制电压约略等于1.3*VBR VF:正向导通电压@IF -正向压降
    IR:逆向漏電流
    IT:崩潰電壓之測試電流
    IPP:突波峰值電流: 
    IF:正向導通電流
    TVS管和ESD保護二極管的區別
    单向TVS二極管特性曲线
    TVS管和ESD保護二極管的區別
    双向TVS二極管特性曲线
    TVS管和ESD保護二極管的區別
    ESD静电防护二極管
    “ESD静电管”这种称呼不符合专业术语,只能简朴理解为用于ESD静电保护的二極管称之为ESD静电管,业界也没有这种称呼。
    高速输入/输出端口要求使用電容小的ESD保护器件,只管保持信号质量不会下降。选用的器件应当适合高速数据传输线路和无线电频率数据线路,能够经受无数次的ESD瞬变电压。要符合RoHS 和IEC61000-4-2的要求,電容要小,触发电压要低,响应时间要短,这些也是ESD保护器件的主要特性。
    TVS吸收能量大,反映慢,适合浪涌防护,ESD二極管吸收能力小,但反应速度快,适合静电场合。
    ESD静电二極管并联于电路中,当电路正常工作时,它处于停止状态(高阻态),不影响线路正常工作,当电路出现异常过压并达到其击穿电压时,它迅速由高阻态变为低阻态,给瞬间电流提供低阻抗导通路径,同时把异常高压箝制在一个安全水平之内,从而保护被保护被保护IC 或线路;当异常过压消失,其恢赶噶高阻态,电路正常工作。
    1、ESD 静电二極管使用时是并联在被保护电路上,正常情况下对线路的工作不应产生任何的影响;
    2、击穿电压 VBR 的选择:ESD 静电二極管的击穿电压应大于线路最高工作电压 Um 大概信号电平的最大电压值
    3、脉冲峰值电流 IPP 和最大箝位电压 VC 的选择:ESD 静电二極管使用时,要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择 IPP 合适的型号。要注意的是,此时的最大箝位电压 VC 应不大于被保护芯片所能耐受的最大峰值电压
    4、用于信号传输电路保护时,一定要注意所传输信号的频率或传输速率,当信号频率或传输速率较高时,应选用低電容系列的管子。
    5、要采用 Array 式的 ESD 保护组件,这样才可以用最少的组件数来缩小 PCB 的空间及低落 PCB 的寄生阻抗;
    6、ESD 保护组件的线路電容要够低,如 USB2.0 需要用小于 3pF,USB3.0 需要用小于 0.3pF,10/100M LAN 需要用小于 3pF 的 ESD 保护元件; 
    7、ESD 保护元件的箝制电压必须要够低,才能使系统在 ESD 发生时还能不受干扰地运作,至于要多低的箝制电压才够,则要看系统的噪声免疫能力而定。
    ESD保护二極管,是一种有效的防静电保护器件,取代了以往的压敏電阻、TVS瞬态抑制二極管,成为了电子行业紧俏、流行的静电保护器件。在电子行业中,ESD静电防护的最终目的是:在电子元器件、组件和设备的制造过程中,通过一定的静电防护措施,抵御ESD静电的破坏性来保障产品的正常运行。ESD静电保护二極管,与传统的静电防护器件相比,其优越性更加显著:
    1)超快響應時間,小于1ns
    2)超低電容值,小于0.05p
    3)超低漏電流,小于0.1nA
    4)超耐用,有效動作大于40萬次
    5)符合IEC61000-4-2行業標准
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