1、产品详细说明：TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）或称瞬变电压抑制二极管是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，其电路符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异,档 TVS 管两端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，同时吸收一个大电流，将其两端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 的反应速度绝对比 RC 回路快的多 10e-12s,可不用考虑. 考虑 TVS 的击穿电压 VBR,反响临界电压 VWM,最大峰值脉冲电流 IPP 和最大嵌位电压 VC 及峰
2、值脉冲功率 PP. 选择 VWM 等于或大雨电路工作电压,VC 为小于保护器件的耐压值,能测量最好(IPP),或估计出脉冲的功率,选功率较大的 TVS. 抑制反向的用单向 TVS,有交流的用双向 TVS 瞬态电压抑制器 TVS 的特性及应用瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor）简称 TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件，有的文献上也为 TVP、AJTVS 、 SAJTVS 等。当 TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12 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
3、电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。由于它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点，目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、电源、家用电器等各个领域。具体有以下三大 特点：1、 将 TVS 二极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，遇到超过 30ms 的 10V 脉冲时，便会导至损坏。利用 TVS 二极管，可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消
4、除由总线之间开关所引起的干扰（Crosstalk）。3、 将 TVS 二极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。一、 TVS 瞬变电压抑制二极管的特性及主要参数 1、TVS 瞬变电压抑制二极管的特性曲线TVS 的电路符号与普通稳压二极管相同。它的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。在瞬态峰值脉冲电流作用下，流过 TVS 的电流，由原来的反向漏电流 ID 上升到 IR 时，其两极呈现的电压由额定反向关断电压 VWM 上升到击穿电压 VBR，TVS 被击穿。随着峰值脉冲电流的出现，流过 TVS 的电流达到峰值脉冲电流 IPP。在其两极的电压被箝
5、位到预定的最大箝位电压以下。尔后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS 两极的电压也不断下降，最后恢复到起始状态。这就是 TVS 抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的整个过程。2、TVS 瞬变电压抑制二极管的特性参数最大反向漏电流 ID 和额定反向关断电压 VWM。VWM 是 TVS 最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加入 TVS 的两极间时，它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流 ID。最小击穿电压 VBR 和击穿电流 IRVBR 是 TVS 最小的雪崩电压。25时，在这个电压之前，TVS 是不导通的。当 TVS 流过规定的 1mA 电流（IR ）时，加入
6、TVS 两极间的电压为其最小击穿电压 VBR。按 TVS的 VBR 与标准值的离散程度，可把 TVS 分为5%VBR 和平共处10% VBR 两种。对于5%VBR 来说，VWM=0.85VBR；对于10% VBR 来说，VWM=0.81 VBR。最大箝拉电压 VC 和最大峰值脉冲电流 IPP 当持续时间为 20 微秒的脉冲峰值电流 IPP 流过 TVS 时，在其两极间出现的最大峰值电压为 VC。它是串联电阻上和因温度系数两者电压上升的组合。VC 、IPP 反映了 TVS 器件的浪涌抑制能力。VC 与 VBR 之比称为箝位因子，一般在 1.21.4 之间。电容量 C 电容量 C 是 TVS 雪崩
7、结截面决定的、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 过大将使信号衰减。因此，C 是数据接口电路选用 TVS 的重要参数。最大峰值脉冲功耗 PMPM 是 TVS 能承受的最大峰值脉冲耗散功率。其规定的试验脉冲波形和各种 TVS的 PM 值，请查阅有关产品手册。在给定的最大箝位电压下，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。而且 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 0.0
8、1%，如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的“累积”，有可能使 TVS 损坏。箝位时间 TCTC 是从零到最小击穿电压 VBR 的时间。对单极性 TVS 小于 110-12 秒；对双极性 TVS 小于是 110-11 秒。二、 TVS 二极管的分类 TVS 器件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、4200mA 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：轴向引线二极管、双列直插 TVS 阵列（适用多线保护）、贴片式、组件式和大功率模块式等。 三、 TVS 瞬变电压
9、抑制二极管的选用技巧 1、 确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限。2、 TVS 额定反向关断 VWM 应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的 VWM 太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。串行连接分电压，并行连接分电流。3、 TVS 的最大箝位电压 VC 应小于被保护电路的损坏电压。4、 在规定的脉冲持续时间内，TVS 的最大峰值脉冲功耗 PM 必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。5、 对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容 C 的 TVS 器件。6、
10、 根据用途选用 TVS 的极性及封装结构。交流电路选用双极性 TVS 较为合理；多线保护选用 TVS 阵列更为有利。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，由于其反向漏电流 ID 是随增加而增大；功耗随 TVS 结温增加而下降，从+25到+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。8、 美国 ProTek 公司提供的 TVS 二极管，有下列不同的功率选择：500W：SA 系列600W：P6KE、SMBJ 系列1500W：1N56291N6389、1
11、.5KE、LC、LCE 系列5000W：5KP 系列15000W：15KAP、15KP 系列压敏电阻(Varistor)是一种用得最多的限压器件。现在大量使用的是氧化锌（ZnO）压敏电阻，外面包封环氧树脂(可添加颜料)。它相当于一个可变电阻，当元件二端的电压增大时，由于内部二极管达到击穿电压时的电阻值减小，从而过电压箝位在一定值。由于压敏电阻的突波承受能力取决于它的物理尺寸，因而有可能获得较高的浪涌电流值，但是它的可靠性较差，易老化。 通常来说，压敏电阻(Varistor) 是一次性使用的，这也是其成分所决定的，因为受到过压（ 过流）冲击以后，其内部结构发生不可逆的变化，氧化锌分子的排列由无序
12、变成有序（或部分有序），甚至会发生爆炸（保护套）。通常以在压敏电阻上通过 1mA 直流电流时的电压来表示其是否导通的标志电压，这个电压就称为压敏电压 UN。压敏电压也用符号 U1mA 表示。压敏电压的误差范围一般是 10%。 在试验和实际使用中，通常把压敏电压从正常值下降 10%作为压敏电阻失效的判据。 压敏电阻(Varistor)直径的选取 1、客户直接要求耐量 2、询问客户整机执行标准UL 3、按常规选取 1kA（对 8/20s 的电流波）用在晶闸管保护上，3kA 用在电器设备的浪涌吸收上；5kA 用在雷击及电子设备的过压吸收上；10kA 用在雷击保护上。 防雷元件、防雷管BL 微型放电管
13、（BLSA）是 20 世纪 90 年代末跨世纪的产品，该产品一经问世，立即受到世界许多国家的瞩目，它广泛应用于供电，资料，信息接收，医疗器械及家电等系列产品，并在许多国家取得专利。1、防雷元件概述：玻璃放电管（强效放电管、防雷管）是 20 世纪末新推出的防雷器件，它兼有陶瓷气体放电管和半导体过压保护器的优点：绝缘电阻高（108）、极间电容小（0.8pF）、放电电流较大（最大达 3 kA）、双向对称性、反应速度快（不存在冲击击穿的滞后现象）、性能稳定可靠、导通后电压较低，此外还有直流击穿电压高（最高达 5000V）、体积小、寿命长等优点。其缺点是直流击穿电压分散性较大（20%）。按它的 8/20
14、s 波脉冲放电电流 IPP 的大小分为 BK3(YP),BK2(YS),BK1(YA)三个系列。2、防雷元件特性：玻璃放电管(防雷管)的特性曲线与半导体过压保护器相似。防雷元件主要特性参数是直流击穿电压 VS（有20% 误差）和 8/20s 波脉冲放电电流（ BK3(YP)系列防雷管 IPP500A，BK2(YS)系列 IPP1000A，BK1(YA)系列 IPP3000A）。3、防雷元件使用指导：玻璃放电管(防雷管)既可以用作电源电路的保护，也可以用作信号电路的保护；既可以用作共模保护，也可以用作差模保护。但只能用在浪涌电流不大于 3kA 的地方。直流击穿电压 VS 的选择：直流击穿电压 V
15、S 的最小值应大于可能出现的最高电源峰值电压或最高信号电压的 1.2 倍以上。在有可能出现续流的地方（如电源电路）使用时，必须串联限流电阻或自恢复保险丝，防止玻璃放电管击穿后长时间导通而损坏。防雷元件 BLSA 的应用用于供电（BK2(YS),BK1(YA)系列放电管）美国 UL1449 规定的标准供电必备原件提高供电的可靠性三相或二相供电用于工业或民用机电设备IC 或电子电路的供电开关和继电器的激荡压缩器防雷元件用于资料传递装置（BK2(YS),BK1(YA)系列放电管）美国 UL479A 和 UL479B 规定的标准保护可控程序开关电话传真调制解调器天线装置或天线/信号电路包括可动部件（
16、BK3(YP),BK2(YS),系列放电管）美国 UL1414 规定的标准保护卫星天线放大器录音机收音机报警和传感器抗静电装置（YS 和 YP 系列防雷管）显示器包括电视监视器灰尘和可燃物呈现的环境多种医疗器械（ BK3(YP),BK2(YS),BK1(YA)系列）半导体过压保护器件半导体放电管过压保护器件是专门为通讯设施防雷击而设计的，它采用了先进的离子注入技术；具有精确导通、快速响应、浪涌吸收组能力强、可靠性高等特点；广泛应用于通讯交换设备、电话机、XDSL 、通讯接口中；以保护其内部的 IC 免受瞬间过电压的冲击和破坏。半导体过压保护器件特性：1、半导体过压保护放电管采用了先进的离子注入
17、技术，开启电压的一致性好，明显优于气体放电管和压敏电阻。2、半导体放电管采用了 SCR 结构，浪涌电流的吸收能力强，明显优于 TVS 瞬态抑制二级管。3、纳秒（ 10-9）级的响应速度4、无极性、双向保护5、可靠性高、寿命长6、放电管表面贴装（SMB、SO 8）、单列直插（SIP3、TO-92）和轴向引线封装（DO-15 ）封装方式半导体过压保护器件放电管的应用：1、电话机、传真机2、通讯接口（ RS232/485/422)、T1/E13、程控交换机用户接口电路（SLIC)和数据线4、XDSL(ADSL 、VDSL、HDSL)、MODEM5、通讯发射设备6、CATV 设备肖特基势垒二极管 SB
18、D（Schottky Barrier Diode，简称肖特基二极管）是近年来间世的低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅 0.4V 左右，而整流电流却可达到几千安培。这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。中、小功率肖特基整流二极管大多采用封装形式。一、肖特基二极管原理 肖特基二极管是贵金属（金、银、铝、铂等）A 为正极，以 N 型半导体 B 为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的多属-半导体器件。因为 N 型半导体中存在着大量的电子，贵金属中仅有极少量的自由电子，所以电子便从浓度高的 B 中向浓度低的 A 中扩散。显然，金属 A
19、 中没有空穴，也就不存在空穴自 A 向 B 的扩散运动。随着电子不断从 B 扩散到 A，B 表面电子浓度表面逐渐降轻工业部，表面电中性被破坏，于是就形成势垒，其电场方向为 BA。但在该电场作用之下，A 中的电子也会产生从 AB 的漂移运动，从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后，电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡，便形成了肖特基势垒。典型的肖特基整流管的内部电路结构是以 N 型半导体为基片，在上面形成用砷作掺杂剂的 N-外延层。阳极（阻档层）金属材料是钼。二氧化硅（SiO2）用来消除边缘区域的电场，提高管子的耐压值。N 型基片具有很小的
20、通态电阻，其掺杂浓度较 H-层要高 100%倍。在基片下边形成 N+阴极层，其作用是减小阴极的接触电阻。通过调整结构参数，可在基片与阳极金属之间形成合适的肖特基势垒，当加上正偏压 E时，金属 A 和 N 型基片 B 分别接电源的正、负极，此时势垒宽度 Wo 变窄。加负偏压-E 时，势垒宽度就增加。综上所述，肖特基整流管的结构原理与 PN 结整流管有很大的区别通常将 PN 结整流管称作结整流管，而把金属-半导管整流管叫作肖特基整流管，近年来，采用硅平面工艺制造的铝硅肖特基二极管也已问世，这不仅可节省贵金属，大幅度降低成本，还改善了参数的一致性。肖特基整流管仅用一种载流子（电子）输送电荷，在势垒外
21、侧无过剩少数载流子的积累，因此，不存在电荷储存问题（Qrr 0），使开关特性获得时显改善。其反向恢复时间已能缩短到 10ns 以内。但它的反向耐压值较低，一般不超过去时 100V。因此适宜在低压、大电流情况下工作。利用其低压降这特点，能提高低压、大电流整流（或续流）电路的效率 。二、肖特基二极管的结构 肖特基二极管在结构原理上与 PN 结二极管有很大区别，它的内部是由阳极金属（用钼或铝等材料制成的阻挡层）、二氧化硅（SiO2）电场消除材料、 N-外延层（砷材料）、N 型硅基片、N+ 阴极层及阴极金属等构成，如图 4-44 所示。在 N 型基片和阳极金属之间形成肖特基势垒。当在肖特基势垒两端加上正向偏压（阳极金属接电源正极，N 型基片接电源负极）时，肖特基势垒层变窄，其内阻变小；反之，若在肖特基势垒两端加上反向偏压时，肖特基势垒层则变宽，其内阻变大。肖特基二极管分为有引线和表面安装（贴片式）两种封装形式。采用有引线式封装的肖特基二极管通常作为高频大电流整流二极管、续流二极管或保护二极管使用。它有单管式和对管（双二极管）式两种封装形式，如图 4-45 所示。肖特基对管又有共阴（两管的负极相连）、共阳（两管的正极相连）和串联（一只二极管的正极接另一只二极管的负极）三种管脚引出方式，见图 4-46。
