瞬態(tài)電壓按捺二極管的較全面解說。

時(shí)間：2024-12-27

概述：
電壓及電流的瞬態(tài)干擾是造成電子電路及設(shè)備損壞的主要原因，常給人們帶來無法估量的損失。這些干擾通常來自于電力設(shè)備的起停操縱、交流電網(wǎng)的不不亂、雷擊干擾及靜電放電等,瞬態(tài)干擾幾乎無處不在、無時(shí)不有,使人感到防不勝防。幸好,一種高效能的電路保護(hù)器件TVS的泛起使瞬態(tài)干擾得到了有效按捺TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）或稱瞬變電壓按捺二極管是在穩(wěn)壓管工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新產(chǎn)品，其電路符號和普通穩(wěn)壓二極管相同,形狀也與普通二極管無異,當(dāng)TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以較高的速度（較高達(dá)1*１0-12秒）使其阻抗驟然降低，同時(shí)吸收一個(gè)大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。
TVS的特性及其參數(shù)（參數(shù)表見附表）

S的特性
假如用圖示儀觀察TVS的特性，就可得到圖1中左圖所示的波形。假如單就這個(gè)曲線來看,TVS管和普通穩(wěn)壓管的擊穿特性沒有什么區(qū)別，為典型的PN結(jié)雪崩器件。但這條曲線只反映了TVS特性的一個(gè)部門，還必需增補(bǔ)右圖所示的特性曲線，才能反映TVS的全部特性。這是在雙蹤示波器上觀察到的TVS管承受大電流沖擊時(shí)的電流及電壓波形。圖中曲線1是TVS管中的電流波形，它表示流過TVS管的電流由1mA溘然上升到峰值，然后按指數(shù)規(guī)律下降，造成這種電流沖擊的原因可能是雷擊、過壓等。曲線2是TVS管兩端電壓的波形，它表示TVS中的電流溘然上升時(shí)，TVS兩端電壓也隨之上升，但較大只上升到VC值，這個(gè)值比擊穿電壓VBR略大，從而對后面的電路元件起到保護(hù)作用。
2、TVS的參數(shù)
TVS在電路中和穩(wěn)壓管一樣，是反向使用的，圖2所示為單向TVS的工作曲線圖。
各參數(shù)說明如下：

A.擊穿電壓（VBR）：TVS在此時(shí)阻抗驟然降低，處于雪崩擊穿狀態(tài)。
B.測試電流（IT）：TVS的擊穿電壓VBR在此電流下丈量而得。一般情況下IT?。盡A。
C.反向變位電壓（VRWM）：TVS的較大額定直流工作電壓,當(dāng)TVS兩端電壓繼承上升，TVS將處于高阻狀態(tài)。此參數(shù)也可被以為是所保護(hù)電路的工作電壓。
D.較大反向漏電流（IR）：在工作電壓下測得的流過TVS的較大電流。
E.較大峰值脈沖電流（IPP）：TVS答應(yīng)流過的較大浪涌電流，它反映了TVS的浪涌按捺能力。
F.較大箝位電壓（VC）：當(dāng)TVS管承受瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，管子中流過大電流，峰值為IPP，端電壓由VRWM值上升到VC值就不再上升了，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)作用。浪涌過后，隨時(shí)間IPP以指數(shù)形式衰減，當(dāng)衰減到一定值后，TVS兩端電壓由VC開始下降,恢復(fù)原來狀態(tài)。較大箝位電壓VC與擊穿電壓VBR之比稱箝位因子Cf，表示為Cf= VC /VBR，一般箝位因子僅為1.2～1.4。
G.峰值脈沖功率(PP)：PP按峰值脈沖功率的不同TVS分為四種，有500Ｗ、600Ｗ、1500Ｗ和5000Ｗ。
較大峰值脈沖功率：較大峰值脈沖功率為：PN=VC?IPP。顯然，較大峰值脈沖功率愈大,TVS所能承受的峰值脈沖電流IPP愈大；另一方面，額定峰值脈沖功率PP確定以后，所TVS能承受的峰值脈沖電流IPP，跟著較大箝位電壓VC的降低而增加。TVS較大答應(yīng)脈沖功率除了和峰值脈沖電流和箝位電壓有關(guān)外，還和脈沖波形、脈沖持續(xù)時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。
對于幾種不同的脈沖波形PN=K?VC?IPP,其中K為功率因數(shù)，圖3給出了幾種典型脈沖波形的K值。

TVS所能承受的瞬時(shí)脈沖峰值可達(dá)數(shù)百安培，其箝位響應(yīng)時(shí)間僅為1*10-12 秒；TVS所答應(yīng)的正向浪涌電流,在25℃,1/120秒的前提下,也可達(dá)50-200安培。一般地說,TVS所能承受的瞬時(shí)脈沖是不重復(fù)的脈沖。而實(shí)際應(yīng)用中，電路里可能泛起重復(fù)性脈沖。
TVS器件劃定,脈沖重復(fù)率比(脈沖持續(xù)時(shí)間和間歇時(shí)間之比)為0.01%。如不符合這一前提，脈沖功率的積累有可能使TVS燒毀。電路設(shè)計(jì)職員應(yīng)留意這一點(diǎn)。TVS的工作是可靠的，即使長期承受不重復(fù)性大脈沖的高能量的沖擊，也不會(huì)泛起"老化"題目。試驗(yàn)證實(shí)，TVS安全工作于10000次脈沖后,其較大答應(yīng)脈沖功率仍為原值的80％以上。
TVS的分類
TVS管按功率分類，可分為500W、600W、1500W及5000W。也可按極性分類。按極性分為單極性及雙極性兩種。雙極性尾標(biāo)中綴以C。按TVS管VBR的值對標(biāo)稱值的離,散程度,可以把TVS分為兩類，即離散程度為±5%和±10%的，離散程度為±5%的,型號中尾標(biāo)綴以A，如SA5.0 CA。
TVS的應(yīng)用
TVS主要用于對電路元件進(jìn)行快速過電壓保護(hù)。它能"吸收"功率高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌信號。TVS具有體積小、功率大、響應(yīng)快、無噪聲、價(jià)格低等諸多長處,它的應(yīng)用十分廣泛，如:家用電器；電子儀器；儀表；精密設(shè)備；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；通信設(shè)備;RS232、485及 CAN等通信端口；ISDN的保護(hù)；I/O端口；IC電路保護(hù)；音、視頻輸入；交、直流電源；電機(jī)、繼電器噪聲的按捺等各個(gè)領(lǐng)域。它可以有效地對雷電、負(fù)載開關(guān)等人為操縱錯(cuò)誤引起的過電壓沖擊起保護(hù)作用，下面是幾個(gè)TVS在電路應(yīng)用中的典型例子。
TVS用于交流電路：見圖６，這是一個(gè)雙向TVS在交流電路中的應(yīng)用,可以保護(hù)整流橋及負(fù)載中所有的元器件。圖7所示為用單向TVS并聯(lián)于整流管旁側(cè)以保護(hù)整流管不被瞬時(shí)脈沖擊穿。圖8中TVS1是一只雙向TVS管，它正負(fù)兩個(gè)方向均可"吸收"瞬時(shí)大脈沖,把電路電壓箝制到預(yù)定水平。這類雙向TVS用于交流電路是較利便的。它可以保護(hù)變壓器以后的所有電路元件。因?yàn)榧由蟃VS1,電路保險(xiǎn)絲容量要加大。TVS2也是一只雙向 TVS管，它可以對橋式整流器及以后的電路元件實(shí)行過電壓保護(hù)。它的Vb值及VC值應(yīng)與變壓器副邊輸出電壓相適應(yīng)。TVS3是一只單向TVS管，由于加在它上面的電壓是已整流后的流電直壓,TVS3 只保護(hù)負(fù)載不受過電壓沖擊，電路中可以根據(jù)需要使用三個(gè)TVS 管中的一只或幾只。

TVS和其它浪涌保護(hù)元件的比較
現(xiàn)在海內(nèi)不少需要進(jìn)行浪涌保護(hù)的設(shè)備上使用的是壓敏電阻，TVS與壓敏電阻這種金
屬氧化物變阻器比擬具有較其優(yōu)勝的機(jī)能。下面列表進(jìn)行比較。
樞紐參數(shù)或極限值 TVS 電阻器
反應(yīng)速度１０-12 秒 50*10E－９秒
是否會(huì)老化否是
較高使用溫度 175 115
元件極性單極性與雙極性單極性
反向漏電典型值 5uA 200 uA
箝位因子（VC/BV） ≯1.5 較大可達(dá)7-8
封裝性質(zhì) 密封不透氣透氣
價(jià)格貴便宜
TVS的選用
選用TVS的步驟如下：
1.確定待保護(hù)電路的直流電壓或持續(xù)工作電壓。假如是交流電，應(yīng)計(jì)算出較大值，即用有效值*1.414。
S的反向變位電壓即工作電壓（VRWM）--選擇TVS的VRWM即是或大于上述步驟1所劃定的操縱電壓。這就保證了在正常工作前提下TVS吸收的電流可忽略不計(jì),假如步驟1所劃定的電壓**TVS的VRWM ,TVS將吸收大量的漏電流而處于雪崩擊穿狀態(tài)，從而影響電路的工作。
3.較大峰值脈沖功率：確定電路的干擾脈沖情況,根據(jù)干擾脈沖的波形、脈沖持續(xù)時(shí)間,確定能夠有效按捺該干擾的TVS峰值脈沖功率。
4.所選TVS的較大箝位電壓（VC）應(yīng)**被保護(hù)電路所答應(yīng)的較大承受電壓。
5.單極性仍是雙極性-經(jīng)常會(huì)泛起這樣的曲解即雙向TVS用來按捺反向浪涌脈沖，實(shí)在并非如斯。雙向TVS用于交流電或來自正負(fù)雙向脈沖的場合。TVS有時(shí)也用于減少電容。假如電路只有正向電平信號，那麼單向TVS就足夠了。TVS操縱方式如下：正向浪涌時(shí),TVS處于反向雪崩擊穿狀態(tài)；反向浪涌時(shí)，TVS類似正向偏置二極管一樣導(dǎo)通并吸收浪涌能量。在低電容電路里情況就不是這樣了。應(yīng)選用雙向TVS以保護(hù)電路中的低電容器件免受反向浪涌的損害。
6.假如知道比較正確的浪涌電流IPP，那么可以利用VC來確定其功率，假如無法確定功率的概范圍，一般來說，選擇功率大一些比較好。

快恢復(fù)二極管(FRD)、**快恢復(fù)二極管（SRD）
快恢復(fù)二極管FRD（Fast Recovery Diode）是近年來問世的新型半導(dǎo)體器件，具有開關(guān)特性好，反向恢復(fù)時(shí)間短、正向電流大、體積小、安裝簡便等長處。**快恢復(fù)二極管SRD（Superfast Recovery Diode），則是在快恢復(fù)二極管基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，其反向恢復(fù)時(shí)間trr值已接近于肖特基二極管的指標(biāo)。它們可廣泛用于開關(guān)電源、脈寬調(diào)制器（PWM）、不中斷電源（UPS）、交流電念頭變頻調(diào)速（VVVF）、高頻加熱等裝置中，作高頻、大電流的續(xù)流二極管或整流管，是較有發(fā)展前途的電力、電子半導(dǎo)體器件。
1．機(jī)能特點(diǎn)
（1）反向恢復(fù)時(shí)間
反向恢復(fù)時(shí)間tr的定義是：電暢通流暢過零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換到劃定低值的時(shí)間距離。它是衡量高頻續(xù)流及整流器件機(jī)能的重要技術(shù)指標(biāo)。反向恢復(fù)電流的波形如圖1所示。IF為正向電流，IRM為較大反向恢復(fù)電流。Irr為反向恢復(fù)電流，通常劃定Irr=0.1IRM。當(dāng)t≤t0時(shí)，正向電流I=IF。當(dāng)t＞t0時(shí)，因?yàn)檎髌骷系恼螂妷轰廴蛔兂煞聪螂妷?，因此正向電流迅速降低，在t=t1時(shí)刻，I=0。然后整流器件**過反向電流IR，并且IR逐漸增大；在t=t2時(shí)刻達(dá)到較大反向恢復(fù)電流IRM值。此后受正向電壓的作用，反向電流逐漸減小，并在t=t3時(shí)刻達(dá)到劃定值Irr。從t2到t3的反向恢復(fù)過程與電容器放電過程有相似之處。
（2）快恢復(fù)、**快恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通二極管不同，它是在P型、N型硅材料中間增加了基區(qū)I，構(gòu)成P-I-N硅片。因?yàn)榛鶇^(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，不僅大大減小了trr值，還降低了瞬態(tài)正向壓降，使管子能承受很高的反向工作電壓?？旎謴?fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間一般為幾百納秒，正向壓降約為0.6V，正向電流是幾安培至幾千安培，反向峰值電壓可達(dá)幾百到幾千伏。**快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)電荷進(jìn)一步減小，使其trr可低至幾十納秒。具體資料請?jiān)L問我們的網(wǎng)
20A以下的快恢復(fù)及**快恢復(fù)二極管大多采用TO-220封裝形式。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，可分成單管、對管（亦稱雙管）兩種。對管內(nèi)部包含兩只快恢復(fù)二極管，根據(jù)兩只二極管接法的不同，又有共陰對管、共陽對管之分。圖2(a)是C 20-04型快恢復(fù)二極管（單管）的形狀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(b)圖和(c)圖分別是C92-02型（共陰對管）、MUR1680A型（共陽對管）**快恢復(fù)二極管的形狀與構(gòu)造。它們均采用TO-220塑料封裝，主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

幾十安的快恢復(fù)二極管一般采用TO-3P金屬殼封裝。較大容量（幾百安～幾千安）的管子則采用螺栓型或平板型封裝形式。具體資料請?jiān)L問我們的網(wǎng)
2．檢測方法
（1）丈量反向恢復(fù)時(shí)間
丈量電路如圖3。由直流電流源供劃定的IF，脈沖發(fā)生器經(jīng)由隔直電容器C加脈沖信號，利用電子示波器觀察到的trr值，等于從I=0的時(shí)刻到IR=Irr時(shí)刻所經(jīng)歷的時(shí)間。
設(shè)器件內(nèi)部的反向恢電荷為Qrr，有關(guān)系式
trr≈2Qrr/IRM (5.3.1)
由式(5.3.1)可知，當(dāng)IRM 為一定時(shí)，反向恢復(fù)電荷愈小，反向恢復(fù)時(shí)間就愈短。

（2）常規(guī)檢測方法
在業(yè)余前提下，利用萬用表能檢測快恢復(fù)、**快恢復(fù)二極管的單向?qū)щ娦裕约皟?nèi)部有無開路、短路故障，并能測出正向?qū)▔航怠Ｈ襞湟哉讱W表，還能丈量反向擊穿電壓。
實(shí)例：丈量一只C90-02**快恢復(fù)二極管，其主要參數(shù)為：trr=35ns，Id=5A，IFSM=50A，VRM=700V。外型同圖(a)。將500型萬用表撥至R×1檔，讀出正向電阻為6.4Ω，n′=19.5格；反向電阻則為無限大。進(jìn)一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。證實(shí)管子是好的。詳
留意事項(xiàng)：
（1）有些單管，共三個(gè)引腳，中間的為空腳，一般在出廠時(shí)剪掉，但也有不剪的。
（2）若對管中有一只管子損壞，則可作為單管使用。
（3）測正向?qū)▔航禃r(shí)，必需使用R×1檔。若用R×1k檔，因測試電流太小，遠(yuǎn)**管子的正常工作電流，故測出的VF值將顯著偏低。在上面例子中，假如選擇R×1k檔丈量，正向電阻就即是2.2kΩ，此時(shí)n′=9格。由此計(jì)算出的VF值僅0.27V，遠(yuǎn)**正常值(0.6V)。

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詞條
詞條說明
[常識學(xué)堂] 關(guān)于日本對半導(dǎo)體器件類型的命名法
1) 類型中的**部分是數(shù)字，表明器件的類型和有效電極數(shù)。例如，用“1”表明二極管，用“2”表明三極管。而屏蔽用的接地電極不是有效電極。 2) *二部分均為字母S，表明日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)注冊商品，而不表明資料和極性。 3) *三部分表明極性和類型。例如用A表明PNP型高頻管，用J表明P溝道場效應(yīng)三極管。但是，*三部分既不表明資料，也不表明功率的巨細(xì)。 4) *四部分只表明在日本工業(yè)協(xié)會(huì)（EIAJ）
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)投資新模式半導(dǎo)體業(yè)迎來新機(jī)遇
7月13日，美國IC(集成電路)專業(yè)風(fēng)投公司Tallwood和無錫新區(qū)正式簽約，合作成立5000萬美元的IC專業(yè)投資基金，其中Tallwood將出資85%，無錫新區(qū)將出資15%。該合資公司將會(huì)成為Tall-wood在華投資總部，主要投資設(shè)計(jì)、封裝、測試等IC相關(guān)項(xiàng)目，并計(jì)劃投資40%的資本在無錫本地，目標(biāo)成為中國較成功的IC專業(yè)股權(quán)投資公司。物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的*三
二極管的應(yīng)用,很重要哦。
二極管的應(yīng)用 1、整流二極管? 利用二極管單向?qū)щ娦?，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈沖直流電。? 2、開關(guān)元件? 二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一只接通的開關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止?fàn)顟B(tài)，如同一只斷開的開關(guān)。利用二極管的開關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。? 3、限幅元件? 二極管正向?qū)ê螅恼驂?/p>
[常識學(xué)堂] 3528系列貼片發(fā)光二級管的封裝技能
? ? ? ?片式**亮發(fā)光二極管(SMD LED)首要使用于LCD背光源、大屏幕顯示、手機(jī)、汽車儀盤及燈具、裝飾照明等要求小型化和精細(xì)化安裝的照明產(chǎn)品。片式發(fā)光二極管(SMD LED)是當(dāng)必定電流通過時(shí)能宣布必定顏色光的一種小型化表面貼裝式的半導(dǎo)體發(fā)光器材，首要有兩種結(jié)構(gòu)：一種為金屬塑料支架片式LED（俗稱TOP LED），另一種為PCB片式LED（俗稱C