tvs管效能及選型總結
一．tvs管概述
tvs（transient voltage suppressor）瞬態電壓抑制器。當兩極受到反向瞬態高能量衝擊時，能以10的負12次方秒量級的速度，將兩極間的高阻抗變為低阻抗，使兩極間的電壓箝位於乙個預定值，有效地保護電子線路中的精密元器件。在浪湧電壓作用下，tvs兩極間的電壓由額定反向關斷電壓vwm上公升到擊穿電壓vbr，而被擊穿，隨著擊穿電流的出現，流過tvs的電流將達到峰值脈衝電流ipp，同時在其兩端的電壓被鉗位到預定的最大鉗位電壓vc以下，其後，隨著脈衝電流按指數衰減，tvs兩極間的電壓也不斷下降，最後恢復到初態；tvs管有單向與雙向之分，單向tvs管的特性與穩壓二極體相似，雙向tvs管的特性相當於兩個穩壓二極體反向串聯。
二．其主要特性引數：
1、反向截止電壓vrwm與反向漏電流ir：反向截止電壓vrwm表示tvs管不導通的最高電壓，在這個電壓下只有很小的反向漏電流ir。
2、擊穿電壓vbr：tvs管通過規定的測試電流時的電壓，這是表示tvs管導通的標誌電壓。
3、脈衝峰值電流ipp：tvs管允許通過的10/1000μs波的最大峰值電流（8/20μs波的峰值電流約為其5倍左右），超過這個電流值就可能造成永久性損壞。在同乙個系列中，擊穿電壓越高的管子允許通過的峰值電流越小，一般是幾a～幾十a。
4、最大箝位電壓vc：tvs管流過脈衝峰值電流ipp時兩端所呈現的電壓。
5、脈衝峰值功率pm： 脈衝峰值功率pm是指10/1000μs波的脈衝峰值電流ipp與最大箝位電壓vc的乘積，即pm=ipp*vc；在給定的最大鉗位電壓下，功耗pm越大，其浪湧電流承受能力越大，在給定的功耗pm下，鉗位電壓越低，其浪湧電流的承受能力越大；另外，峰值脈衝功耗還與脈衝波形，持續時間和環境溫度有關：典型的脈衝波形持續時間為1ms，當施加到二極體上的脈衝波形持續時間小於tp，則隨著tp的減小脈衝峰值功率增加；tvs所能承受的瞬態脈衝式不重複的，如果電路內出現重複性脈衝，應考慮脈衝功率的累積可能損壞tvs。
6、穩態功率p0：tvs管也可以作穩壓二極體用，這時要使用穩態功率。
7、極間電容cj：與壓敏電阻一樣，tvs管的極間電容cj也較大，且單向的比雙向的大，功率越大的電容也越大，極間電容會影響tvs的響應時間。
8、峰值電流波形：a、正弦半波 b、矩形波c 、標準波（指數波形） d、三角波tvs峰值電流的試驗波形採用標準波（指數波形），由tr/tp決定。 峰值電流上公升時間tr: 電流從0.1ipp開始達到0.9 ipp的時間。
半峰值電流時間tp：電流從零開始通過最大峰值後，下降到0.5ipp值的時間。 下面列出典型試驗波形的tr/tp值： emp波：10ns /1000ns 閃電波：8μs /20μs 標準波：10μs /1000μs
三．優點及缺點
優點：響應速度快（為ns級）、瞬態功率大、漏電流低；其10/1000μs波脈衝功率從400w～30kw，脈衝峰值電流從0、52a～544a；擊穿電壓有從6、8v～550v的系列值，便於各種不同電壓的電路使用。
缺點：耐浪湧衝擊能力較放電管和壓敏電阻差；
穩壓二極體：反應較慢；一般用於電壓精度要求高的地方（一般較小），防浪湧，擊穿電壓精準，各壓值檔都有；齊納擊穿；
壓敏電阻：與穩壓二極體相似，但不可恢復；
四．選型依據及注意事項：
1、 tvs的最大反向鉗位電壓vc應小於被保護電路的損壞電壓；
2、 tvs的額定反向關斷電壓vwm要大於或等於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；
3、 交流電壓只能用雙向tvs；
4、在規定的脈衝持續時間內，tvs的最大峰值脈衝功率pm必須大於被保護電路可能出現的峰值脈衝功率，在確定了最大鉗位電壓後，其峰值脈衝電流應大於瞬態浪湧電流；
5、結電容是影響tvs在高速線路中使用的關鍵因素，在這種情況下，一般用乙個tvs管和乙個快恢復二極體以背對背的方式連線，由於快恢復二極體有較小的結電容，因而二者串聯的等小電容也較小，可以滿足高頻使用的要求；
6、需要考慮降額使用的應用；
應用場合：功率開關電路；整流二極體（與之同向）；電源變壓器；防直流電源反接或電源通斷時產生的瞬時脈衝；抑制電機，斷電器線圈，螺線管等感性負載產生的瞬時脈衝電壓；控制系統的輸入輸出端；
使用注意事項：
1、對瞬變電壓的吸收功率峰值與瞬變電壓脈衝寬度間的關係，手冊給的只是特定脈寬下的吸收功率峰值，實際線路中的脈衝寬度則變化莫測，事前要有估計，對寬脈衝應降額使用；
2、對小電流負載的保護，可有意識地在電路中增加限流電阻，只要限流電阻的阻值合適，不會影響線路的正常工作，但限流電阻對干擾所產生的電流卻會大大減小，這就有可能選用峰值功率較小的tvs管來對小電流負載電路進行保護； 3、對重複出現的瞬變電壓的抑制，要注意tvs管的穩態平均功率是否在安全範圍之內；
3、對重複出現的瞬變電壓的抑制，要注意tvs管的穩態平均功率是否在安全範圍之內；
4、環境溫度公升高時要降額使用，tvs管的引線長短，它與被保護線路的相對距離；
五．應用舉例
直流電路中選用舉例：
整機直流工作電壓12v，最大允許安全電壓25v（峰值），浪湧源的阻抗50mω，其干擾波形為方波，tp=1ms，最大峰值電流50a
1、先從工作電壓12v選取最大反向工作電壓vrwm為13v，則擊穿電壓為 v（br）=vrwm/0.85=15.3v；
2、從擊穿電壓值選取最大箝位電壓vc（max）=1.30×v(br)=19.89v，取 vc=20v；
3、再從箝位電壓vc和最在峰值電流ip計算出方波脈衝峰值功率： ppr=vc×ip=20×50=1000w
4、計算折合為tp=1ms指數波的峰值功率，折合係數k1=1.4， ppr=1000w÷1.4=715w 交流電路選用舉例：
直流線路採用單向瞬變電壓抑制二極體，交流則必須採用雙向瞬變電壓抑制二極體。交流是電網電壓，這裡產生的瞬變電壓是隨機的，有時還遇到雷擊（雷電感應產生的瞬變電壓）所以很難定量估算出瞬時脈衝功率ppr。但是對最大反向工作電壓必須有正確的選取。一般原則是交流電壓乘1.4倍來選取tvs管的最大反向工作電壓。直流電壓則按1.1—1.2倍來選取tvs管的最大反向工作電壓vrwm
tvs保護直流穩壓電源例項：
圖中是乙個直流穩壓電源，並有擴大電流輸出的電晶體，在其穩壓輸出端加上瞬變電壓抑制二極體，可以保護使用該電源的儀器裝置，同時還可以吸收電路中的
集電極到發射極間的峰值電壓，保護電晶體，建議在每個穩壓電源輸出端加乙個tvs管，可以大幅度提高整機應用的可靠性；
還有用tvs保護電晶體，積體電路，可控矽，功率mos管（在柵源之間加上瞬變電壓抑制二極體，可防止柵極擊穿），繼電器等；
繼電器的觸點往往用大電流去開關電動機等大電流電感負載，而電感在開關時有很高的反電勢，而且有較大的能量，往往把觸點燒壞或擊穿產生電弧等，必須對觸點採取保護，抑制電弧的產生，以保護繼電器。但是這種電弧產生的浪湧電流很大，過去採用電容或者用電容串 聯電阻、二極體、二極體串聯電阻等抑制方案，現在採用瞬變電壓抑制二極體方案效果更好。
公司產品應用例項：cpu200系列中應用
肖特基勢壘二極體bat54：正嚮導通電流小ma級，反向電壓耐壓25v，反向漏電流2ua，結電容10pf（1.0mhz，反向電壓1v情況下），環境溫度越高，正嚮導通電流越小，反向漏電流越大；用在各個晶元的電源引腳和外部供電電源之間，或者兩個轉換電源訊號如vcc33v和vcccard之間；
瞬態電壓抑制二極體：
1、mmbz5v6alt（兩個單向的二極體併聯，不是雙向二極體）：vwm=3v，vbr=5.6v，vc=8v，ipp=3a，24 w的峰值功率，用於保護三極體的be極； 2、sm15t6v8a：脈衝峰值功率1500w，vrm=5.8v，vbr=6.8v，vc=10.5v，ipp=143a，用於保護接外掛程式相連的器件；
3、p6smb200at3：vwm=171v，vbr=200v，vc=274v，ipp=2.2a，600w的脈衝峰值功率，用於繼電器輸出型別的電源變壓器的一次繞組；
齊納二極體和肖特基二極體
齊納二極體 又叫穩壓二極體 此二極體是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件.在這臨界擊穿點上,反向電阻降低到乙個很少的數值,在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恆定,穩壓二極體是根據擊穿電壓來分檔的,因為這種特性,穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用.其伏安特性,穩壓二極體可以串聯...
肖特基二極體
今天焊了乙個電路板，用到了5819的二極體，找了半天都沒有找到，所以做乙個小筆記。肖特基二極體是以其發明人肖特基博士 schottky 命名的，sbd是肖特基勢壘二極體 schottkybarrierdiode,縮寫成sbd 的簡稱。sbd不是利用p型半導體與n型半導體接觸形成pn結原理製作的，而是...
肖特基二極體簡介
基本原理是 在金屬 例如鉛 和半導體 n型矽片 的接觸面上，用已形成的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與pn結的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40v左右。其特長是 開關速度非常快 反向恢復時間特別地短。因此，能製作開關二極和低壓大電流整流二極體。肖特基二極體 ll103b gs08 scho...