smbj15ca/tvs二极管/瞬变抑制二极管

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tvs二极管与常见的稳压二极管的工作原理相似，如果高于标志上的击穿电压，tvs二极管就会导通，与稳压二极管相比，tvs二极管有更高的电流导通能力。tvs二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，以10-12s量级速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，同时吸收高达数千瓦的浪涌功率。使两极间的电压箝位于一个安全值，有效地保护电子线路中的精密元器件免受浪涌脉冲的破坏。

tvs器件的特点

一、tvs器件的工作原理

　　瞬态（瞬变）电压抑制二级管简称tvs器件，在规定的反向应用条件下，当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很低的导通值，允许大电流通过，并将电压箝制到预定水平，从而有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏。tvs能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦，其箝位响应时间仅为1ps（10-12s）。tvs允许的正向浪涌电流在t＝25℃，t＝10ms条件下，可达50～200a。双向tvs可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压箝制到预定水平，双向tvs适用于交流电路，单向tvs一般用于直流电路。

二、tvs器件的电特性

1、单向tvs的v-i特性，单向tvs的正向特性与普通稳压二极管相同，反向击穿拐点近似“直角”为硬击穿，为典型的pn结雪崩器件。从击穿点到vc值所对应的曲线段表明，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。

2、双向tvs的v-i特性，双向tvs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≤v(br)(正) /v（br）(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，双向tvs在交流回路应用十分方便。

三、tvs器件的主要电参数

1、击穿电压v(br)器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流i(br)下，测得器件两端的电压称为击穿电压，在此区域内，二极管成为低阻抗的通路。

2、最大反向脉冲峰值电流ipp在反向工作时，在规定的脉冲条件下，器件允许通过的最大脉冲峰值电流。ipp与最大箝位电压vc(max)的乘积，就是瞬态脉冲功率的最大值。使用时应正确选取tvs，使额定瞬态脉冲功率ppr大于被保护器件或线路可能出现的最大瞬态浪涌功率。当瞬时脉冲峰值电流出现时，tvs被击穿，并由击穿电压值上升至最大箝位电压值，随着脉冲电流呈指数下降，箝位电压亦下降，恢复到原来状态。因此，tvs能抑制可能出现的脉冲功率的冲击，从而有效地保护电子线路。峰值电流波形a、正弦半波b、矩形波c、标准波（指数波形）d、三角波tvs峰值电流的试验波形采用标准波（指数波形），由tr/tp决定。峰值电流上升时间tr:电流从0.1ipp开始达到0.9ipp的时间。半峰值电流时间tp：电流从零开始通过最大峰值后，下降到0.5ipp值的时间。下面列出典型试验波形的tr/tp值：a、emp波：10ns /1000ns b、闪电波：8μs /20μs c、标准波：10μs /1000μs

3、最大反向工作电压vrwm（或变位电压）器件反向工作时，在规定的ir下，器件两端的电压值称为最大反向工作电压vrwm。通常vrwm =（0.8~0.9）v (br)。在这个电压下，器件的功率消耗很小。使用时，应使vrwm不低于被保护器件或线路的正常工作电压。

4、最大箝位电压vc(max )在脉冲峰值电流ipp作用下器件两端的最大电压值称为最大箝位电压。使用时，应使vc(max )不高于被保护器件的最大允许安全电压。最大箝位电压与击穿电压之比称为箝为系数。即：箝位系数=vc(max )/v(br)一般箝位系数为1.3左右。最大箝位电压vc(max )的测试方法见4.4。

5、反向脉冲峰值功率ppr tvs的ppr取决于脉冲峰值电流ipp和最大箝位电压vc(max )，除此以外，还和脉冲波形、脉冲时间及环境温度有关。当脉冲时间tp一定时，ppr =k1...＆#183;k2＆#183;vc(max )＆#183;ipp式中k1为功率系数，k2为功率的温度系数。典型的脉冲持续时间tp为1ms，当施加到瞬态电压抑制二极管上的脉冲时间tp比标准脉冲时间短时，其脉冲峰值功率将随tp的缩短而增加。tvs的反向脉冲峰值功率ppr与经受浪涌的脉冲波形有关，用功率系数k1表示，各种浪涌波形的k1值如表1所示。e=∫i(t).v(t)dt式中：i(t)为脉冲电流波形，v(t)为箝位电压波形。这个额定能量值在极短的时间内对tvs是不可重复施加的。但是，在实际的应用中，浪涌通常是重复地出现，在这种情况下，即使单个的脉冲能量比tvs器件可承受的脉冲能量要小得多，但若重复施加，这些单个的脉冲能量积累起来，在某些情况下，也会超过tvs器件可承受的脉冲能量。因此，电路设计必须在这点上认真考虑和选用tvs器件，使其在规定的间隔时间内，重复施加脉冲能量的累积不至超过tvs器件的脉冲能量额定值。

6、电容cpp tvs的电容由硅片的面积和偏置电压来决定，电容在零偏情况下，随偏置电压的增加，该电容值呈下降趋势。电容的大小会影响tvs器件的响应时间。

7、漏电流ir当最大反向工作电压施加到tvs上时，tvs管有一个漏电流ir，当tvs用于高阻抗电路时，这个漏电流是一个重要的参数。