瞬态电压按捺二极管的最周全讲解

概述
电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的首要原因，常给人们带来无法估量的损失踪。这些干扰凡是来自于电力设备的起停独霸、交流电网的不不变、雷击干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感应防不胜防。幸好,一种高效能的电路呵护器件TVS的呈现使瞬态干扰获得了有用按捺TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）或称瞬变电压按捺二极管是在稳压管工艺根本上成长起来的一种新产物，其电路符号和通俗稳压二极管不异,外形也与通俗二极管无异,当TVS管两头经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度（最高达1*１0-12秒）使其阻抗骤然降低，同时领受一个年夜电流，将其两头间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。
TVS的特征及其参数（参数表见附表）

1.TVS的特征
假如用图示仪不雅察看TVS的特征，就可获得图1中左图所示的波形。假如单就这个曲线来看,TVS管和通俗稳压管的击穿特征没有什么区别，为典型的PN结雪崩器件。但这条曲线只反映了TVS特征的一个部门，还必需填补右图所示的特征曲线，才能反映TVS的全数特征。这是在双踪示波器上不雅察看到的TVS管承受年夜电流冲击时的电流及电压波形。图中曲线1是TVS管中的电流波形，它暗示流过TVS管的电流由1mA突然上升到峰值，然后按指数纪律下降，造成这种电流冲击的原因可能是雷击、过压等。曲线2是TVS管两头电压的波形，它暗示TVS中的电流突然上升时，TVS两头电压也随之上升，但最年夜只上升到VC值，这个值比击穿电压VBR略年夜，从而对后面的电路元件起到呵护感化。具体资料请访谒我们的网站http://www.tiepian.net
2、TVS的参数
TVS在电路中和稳压管一样，是反向利用的，图2所示为单向TVS的工作曲线图。
各参数声名如下：

A.击穿电压（VBR）：TVS在此时阻抗骤然降低，处于雪崩击穿状况。
B.测试电流（IT）：TVS的击穿电压VBR在此电流下测量而得。一般情况下IT取１MA。
C.反向变位电压（VRWM）：TVS的最年夜额定直流工作电压,当TVS两头电压继续上升，TVS将处于高阻状况。此参数也可被觉得是所呵护电路的工作电压。
D.最年夜反向漏电流（IR）：在工作电压下测得的流过TVS的最年夜电流。
E.最年夜峰值脉冲电流（IPP）：TVS承诺流过的最年夜浪涌电流，它反映了TVS的浪涌按捺能力。
F.最年夜箝位电压（VC）：当TVS管承受瞬态高能量冲击时，管子中流过年夜电流，峰值为IPP，端电压由VRWM值上升到VC值就不再上升了，从而实现了呵护感化。浪涌事后，随时候IPP以指数形式衰减，当衰减到必然值后，TVS两头电压由VC起头下降,恢复原本状况。最年夜箝位电压VC与击穿电压VBR之比称箝位因子Cf，暗示为Cf= VC /VBR，一般箝位因子仅为1.2～1.4。具体资料请访谒我们的网站http://www.tiepian.net
G.峰值脉冲功率(PP)：PP按峰值脉冲功率的分歧TVS分为四种，有500Ｗ、600Ｗ、1500Ｗ和5000Ｗ。
最年夜峰值脉冲功率：最年夜峰值脉冲功率为：PN=VC·IPP。显然，最年夜峰值脉冲功率愈年夜,TVS所能承受的峰值脉冲电流IPP愈年夜；另一方面，额定峰值脉冲功率PP确定今后，所TVS能承受的峰值脉冲电流IPP，跟着最年夜箝位电压VC的降低而增添。TVS最年夜承诺脉冲功率除了和峰值脉冲电流和箝位电压有关外，还和脉冲波形、脉冲持续时候和情况温度有关。
对于几种分歧的脉冲波形PN=K·VC·IPP,其中K为功率因数，图3给出了几种典型脉冲波形的K值。



图4所示为最年夜承诺脉冲功率和脉冲时候的关系曲线。图中描画了500W和1.5KW系列TVS的最年夜承诺脉冲功率随脉冲持续时候增添的降额曲线,典型的脉冲时候为1ms。500W和1.5KW即为脉冲持续时候为1ms时的最年夜承诺脉冲功率。具体资料请访谒我们的网站http://www.tiepian.net
图5所示为最年夜承诺脉冲功率随情况温度增高的降额曲线，曲线剖明，情况温度跨越25℃,最年夜承诺脉冲功率呈线性下降：在150℃时，脉冲功率为零。
TVS所能承受的瞬时脉冲峰值可达数百安培，其箝位响应时候仅为1*10-12 秒；TVS所承诺的正向浪涌电流,在25℃,1/120秒的前提下,也可达50-200安培。一般地说,TVS所能承受的瞬时脉冲是不频频的脉冲。而现实应用中，电路里可能呈现频频性脉冲。
TVS器件划定,脉冲频频率比(脉冲持续时候和间歇时候之比)为0.01%。如不合适这一前提，脉冲功率的堆集有可能使TVS销毁。电路设计人员应寄望这一点。TVS的工作是靠得住的，即使持久承受不频频性年夜脉冲的高能量的冲击，也不会呈现"老化"题目问题。试验证实，TVS平安工作于10000次脉冲后,其最年夜承诺脉冲功率仍为原值的80％以上。具体资料请访谒我们的网站http://www.tiepian.net
TVS的分类
TVS管按功率分类，可分为500W、600W、1500W及5000W。也可按极性分类。按极性分为单极性及双极性两种。双极性尾标中缀以C。按TVS管VBR的值对标称值的离,散水平,可以把TVS分为两类，即离散水平为±5%和±10%的，离散水平为±5%的,型号中尾标缀以A，如SA5.0 CA。
TVS的应用
TVS首要用于对电路元件进行快速过电压呵护。它能"领受"功率高达数千瓦的浪涌旌旗灯号。TVS具有体积小、功率年夜、响应快、无噪声、价钱低等诸多长处,它的应用十分普遍，如:家用电器；电子仪器；仪表；慎密设备；计较机系统；通信设备;RS232、485及 CAN等通信端口；ISDN的呵护；I/O端口；IC电路呵护；音、视频输进；交、直流电源；电机、继电器噪声的按捺等各个规模。它可以有用地对雷电、负载开关等酬报独霸错误引起的过电压冲击起呵护感化，下面是几个TVS在电路应用中的典型例子。
TVS用于交流电路：见图６，这是一个双向TVS在交流电路中的应用,可以呵护整流桥及负载中所有的元器件。图7所示为用单向TVS并联于整流管旁侧以呵护整流管不被瞬时脉冲击穿。图8中TVS1是一只双向TVS管，它正负两个标的目标均可"领受"瞬时年夜脉冲,把电路电压箝制到预定水平。这类双向TVS用于交流电路是极便利的。它可以呵护变压器今后的所有电路元件。因为加上TVS1,电路保险丝容量要加年夜。TVS2也是一只双向 TVS管，它可以对桥式整流器及今后的电路元件实施过电压呵护。它的Vb值及VC值应与变压器副边输出电压相顺应。TVS3是一只单向TVS管，因为加在它上面的电压是已整流后的流电直压,TVS3 只呵护负载不受过电压冲击，电路中可以按照需要利用三个TVS 管中的一只或几只。具体资料请访谒我们的网站http://www.tiepian.net


TVS和其它浪涌呵护元件的比力
此刻国内不少需要进行浪涌呵护的设备上利用的是压敏电阻，TVS与压敏电阻这种金
属氧化物变阻器比拟具有极其优胜的机能。下面列表进行比力。
关头参数或极限值 TVS 电阻器
反映速度 １０-12 秒 50*10E－９秒
是否会老化 否 是
最高利用温度 175 115
元件极性 单极性与双极性 单极性
反向漏电典型值 5uA 200 uA
箝位因子（VC/BV） ≯1.5 最年夜可达7-8
封装性质 密封不透气 透气
价钱 贵 廉价
TVS的选用
选用TVS的法式如下：
1.确定待呵护电路的直流电压或持续工作电压。假如是交流电，应计较出最年夜值，即用有用值*1.414。
2.TVS的反向变位电压即工作电压（VRWM）--选择TVS的VRWM即是或年夜于上述法式1所划定的独霸电压。这就保证了在正常工作前提下TVS领受的电流可忽略不计,假如法式1所划定的电压高于TVS的VRWM ,TVS将领受年夜量的漏电流而处于雪崩击穿状况，从而影响电路的工作。
3.最年夜峰值脉冲功率：确定电路的干扰脉冲情况,按照干扰脉冲的波形、脉冲持续时候,确定能够有用按捺该干扰的TVS峰值脉冲功率。
4.所选TVS的最年夜箝位电压（VC）应低于被呵护电路所承诺的最年夜承受电压。
5.单极性仍是双极性-经常会呈现这样的曲解即双向TVS用来按捺反向浪涌脉冲，其实并非如斯。双向TVS用于交流电或来自正负双向脉冲的场所。TVS有时也用于削减电容。假如电路只有正向电平旌旗灯号，那麽单向TVS就足够了。TVS独霸体例如下：正向浪涌时,TVS处于反向雪崩击穿状况；反向浪涌时，TVS近似正向偏置二极管一样导通并领受浪涌能量。在低电容电路里情况就不是这样了。应选用双向TVS以呵护电路中的低电容器件免受反向浪涌的损害。
6.假如知道比力准确的浪涌电流IPP，那么可以操纵VC来确定其功率，假如无法确定功率的概规模，一般来说，选择功率年夜一些比力好。具体资料请访谒我们的网站http://www.tiepian.net快恢复二极管(FRD)、超快恢复二极管（SRD）
快恢复二极管FRD（Fast Recovery Diode）是近年来问世的新型半导体器件，具有开关特征好，反向恢复时候短、正向电流年夜、体积小、安装精练等长处。超快恢复二极管SRD（Supe***st Recovery Diode），则是在快恢复二极管根本上成长而成的，其反向恢复时候trr值已接近于肖特基二极管的指标。它们可普遍用于开关电源、脉宽调制器（PWM）、不间断电源（UPS）、交流电念头变频调速（VVVF）、高频加热等装配中，作高频、年夜电流的续流二极管或整流管，是极有成长前途的电力、电子半导体器件。
1．机能特点
（1）反向恢复时候
反向恢复时候tr的界说是：电畅经由过程零点由正向转换到划定低值的时候距离。它是权衡高频续流及整流器件机能的主要手艺指标。反向恢复电流的波形如图1所示。IF为正向电流，IRM为最年夜反向恢复电流。Irr为反向恢复电流，凡是划定Irr=0.1IRM。当t≤t0时，正向电流I=IF。当t＞t0时，因为整流器件上的正向电压突然酿成反向电压，是以正向电流敏捷降低，在t=t1时刻，I=0。然后整流器件上流过反向电流IR，而且IR逐渐增年夜；在t=t2时刻达到最年夜反向恢复电流IRM值。此后受正向电压的感化，反向电流逐渐减小，并在t=t3时刻达到划定值Irr。从t2到t3的反向恢复过程与电容器放电过程有相似之处。
（2）快恢复、超快恢复二极管的结构特点
快恢复二极管的内部结构与通俗二极管分歧，它是在P型、N型硅材料中心增添了基区I，组成P-I-N硅片。因为基区很薄，反向恢复电荷很小，不仅年夜年夜减小了trr值，还降低了瞬态正向压降，使管子能承受很高的反向工作电压。快恢复二极管的反向恢复时候一般为几百纳秒，正向压降约为0.6V，正向电流是几安培至几千安培，反向峰值电压可达几百到几千伏。超快恢复二极管的反向恢复电荷进一步减小，使其trr可低至几十纳秒。具体资料请访谒我们的网站http://www.tiepian.net
20A以下的快恢复及超快恢复二极管年夜多采用TO-220封装形式。从内部结构看，可分成单管、对管（亦称双管）两种。对管内部包含两只快恢复二极管，按照两只二极管接法的分歧，又有共阴对管、共阳对管之分。图2(a)是C 20-04型快恢复二极管（单管）的外形及内部结构。(b)图和(c)图分袂是C92-02型（共阴对管）、MUR1680A型（共阳对管）超快恢复二极管的外形与机关。它们均采用TO-220塑料封装，首要手艺指标见表1。

几十安的快恢复二极管一般采用TO-3P金属壳封装。更年夜容量（几百安～几千安）的管子则采用螺栓型或平板型封装形式。具体资料请访谒我们的网站http://www.tiepian.net
2．检测体例
（1）测量反向恢复时候
测量电路如图3。由直流电流源供划定的IF，脉冲发生器经过隔直电容器C加脉冲旌旗灯号，操纵电子示波器不雅察看到的trr值，即是从I=0的时刻到IR=Irr时刻所履历的时候。
设器件内部的反向恢电荷为Qrr，有关系式
trr≈2Qrr/IRM (5.3.1)
由式(5.3.1)可知，当IRM 为一按时，反向恢复电荷愈小，反向恢复时候就愈短。

（2）常规检测体例
在业余前提下，操纵万用表能检测快恢复、超快恢复二极管的单领导电性，以及内部有无开路、短路故障，并能测出正领导通压降。若配以兆欧表，还能测量反向击穿电压。
实例：测量一只C90-02超快恢复二极管，其首要参数为：trr=35ns，Id=5A，IFSM=50A，VRM=700V。外型同图(a)。将500型万用表拨至R×1档，读出正向电阻为6.4Ω，n′=19.5格；反向电阻则为无限年夜。进一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。证实管子是好的。具体资料请访谒我们的网站http://www.tiepian.net
寄望事项：
（1）有些单管，共三个引脚，中心的为空脚，一般在出厂时剪失踪，但也有不剪的。
（2）若对管中有一尽管子损坏，则可作为单管利用。
（3）测正领导通压降时，必需利用R×1档。若用R×1k档，因测试电流太小，远低于管子的正常工作电流，故测出的VF值将较着偏低。在上面例子中，假如选择R×1k档测量，正向电阻就即是2.2kΩ，此时n′=9格。由此计较出的VF值仅0.27V，远低于正常值(0.6V)。具体资料请访谒我们的网站http://www.tiepian.net [返回]