15BJ瞬态抑制TVS管服务,二极管

2021 年 3 月 26 日，2021（春季）USB PD & Type-C 亚洲展会在深圳市南山区科兴科技园成功举办。本次展会汇聚近百家产业链供应商、服务商，以及上千家采购商。

USB PD＆Type-C 亚洲展与 APEC、PCIM 并称为电源行业三大展会。这三个展拥有各自的特色和用户群体，吸引了来自各个领域电源企业和工程师参会。

捷捷微电 （展位号: E08）携新低导通电阻 SGT MOSFET 、AC/DC 新产线亮相展会现场。前来展位咨询、洽谈的客户众多。

定义

TVS二极管，又称瞬态抑制二极管，是普遍使用的一种新型电路保护器件，它具有极快的响应时间和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

TVS二极管的特点‍

可用于便携式设备的ESD保护器件有很多，例如设计人员可用分立器件搭建保护回路，但由于便携设备对于空间的限定以及避免回路自感，这种方法已逐渐被更加集成化的器件所替代。多层金属氧化物器件、陶瓷电容还有二极管都可以有效地进行防护，它们的特性及表现各有不同，TVS二极管在此类应用中的特表现为其赢得了越来越大的市场。

TVS二极管显着的特点一是反应迅速，使瞬时脉冲在没有对线路或器件造成损伤之前就被有效地遏制，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。另外对TVS二极管设计的改进使其具有更低的漏电流和结电容，因而在处理高速率传导回路的静电冲击时有更理想的性能表现。

优势

TVS与齐纳二极管：与传统的齐纳二极管相比，TVS二极管P/N结面积更大，这一结构上的改进使TVS具有更强的高压承受能力，同时也降低了电压截止率，因而对于保护手持设备低工作电压回路的安全具有更好效果。

TVS与陶瓷电容：很多设计人员愿意采用表面贴装的陶瓷电容作ESD保护，不但便宜而且设计简便，但这类器件对高压的承受力却比较弱。5kV的冲击会造成约10%陶瓷电容失效，到10kV时，损坏率达到60%，而TVS可以承受15kV电压。在手持设备的使用过程中，由于与人体频繁接触，各个端口至少能够承受8kV接触冲击(IEC61000-4-2标准)，可见使用TVS可以有效终产品的合格率。

TVS与MLV：多层金属氧化物结构器件(MLV)也可以进行有效的瞬时高压冲击抑制，此类器件具有非线性电压-电流(阻抗表现)关系，截止电压可达初中止电压的2～3倍，这种特性适合用于对电压不太敏感的线路和器件的保护，如电源回路。而TVS二极管具有更好的电压截止因子，同时还具有较低的电容，这一点对于手持设备的高频端口非常重要，因为过高的电容会影响数据传输，造成失真或是降级。TVS二极管的各种表面封装均适合流水线装配的要求，而且芯片结构便于集成其它的功能，如EMI和RFI过滤保护等，可有效降低器件成本，优化整体设计。

另一个不能忽略的特点是二极管可以很方便地与其它器件集成在一个芯片上，现有很多将EMI过滤和RFI防护等功能与TVS集成在一起的器件，不但减少设计所采用的器件数目降低成本，而且也避免PCB板上布线时易诱发的伴生自感。

选用

在选用TVS时，应考虑以下几个主要因素：

(1)若TVS有可能承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值应低于被保护元件的高电压。Vc是二极管在截止状态的电压，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，否则器件面临被损坏的危险。

(3)TVS在正常工作状态下不要处于击穿状态，好处于VR以下，应综合考虑VR和VC两方面的要求来选择适当的TVS。

(4)如果知道比较准确的浪涌电流IPP，则可利用VCIpp来确定功率；如果无法确定IPP的大致范围，则选用功率大些的TVS为好。PM是TVS能承受的大峰值脉冲功率耗散值。在给定的大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；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、持续时间和环境温度有关。

(5)TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0．01%。如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，不然有可能损坏TVS。

(6)对于小电流负载的保护，可有意识地在线路中增加限流电阻，只要限流电阻的阻值适当，一般不会影响线路的正常工作，但限流电阻对干扰所产生的电流却会大大减小。但这样可能选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载线路进行保护。

(7)电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，这是在特定的1 MHz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。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也大，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3 pF)，而对电容要求不高的回路，电容的容量选择可40pF。

(8)为了满足IEC61000-4-2国际标准，TVS二极管达到可以处理小8 KV(MB，接触)和15 kV(BM,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。而对于某些有特殊要求的便携设备应用，设计者可以按需要挑选器件。

单双向

区分TVS二极管的单双向

直流保护一般选用单向TVS管，交流保护一般选用双向TVS管，多路保护选用TVS阵列器件，大功率保护选用TVS保护模块。但是相比其他的电路保护器件直接的选型应用，TVS二极管在测试前还是先区分其单双向。虽然终的作用是一样的，但是单双向TVS二极管的适用范围还是有差别的，双向TVS管适用于交流电路，单向TVS管一般用于直流电路。

可以直接用万用表测

<1>测量二极管的档位，单向一边通，双向两边都有电压;

<2>测直流，双向对称，单向只有反向是雪崩击穿特性，一般1mA下测。

所有TVS管放大后会有根阴极线，它是用来区分二极管的正负极的，与单双向无关。

单/双向使用上的不同点

1.单向用在直流。双向用在交流;单向tvs管保护器件仅能对正脉冲或者负脉冲进行防护，而双向tvs管保护器件一端接要保护的线路，一端接地，无论来自反向还是来自正向的ESD脉冲均被释放，更有效地保护了IC。

2.单向TVS管的正向特性与普通稳压二极管相同，反向击穿拐点处近似“直角”的硬击穿为典型的PN结雪崩。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管的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。

3.极间电容Cj

单向的比双向的大，以LRC的为例，单向的电容C有65PF，双向的只有15PF;

4.USB数据线上全部用的双向;

5.电流曲线不同。单方向的TVS管的电路符号与普通的稳压管相同，其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。双向二极管正反向都是典型的PN结雪崩器件。

双向TVS管可以当成单向来用么?

从市场上看TVS管双向的应用范围更广，从产品单价上看基本没有差别，关键参数电容C越低越好，这就导致电子市场和小型工厂普遍采用双向的TVS管。但通过以上的分析比对，单向和双向有诸多的不同，很多地方可以用双向替双向，但具体用哪种主要的还是看工程的电路设计，有些只能用单向的TVS。