ESD 静电放电(Electro-Static discharge)
TVS 瞬变电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressors)
TVS管和ESD管的区别是:工作原理是一样的,但功率和封装是不一样的;ESD主要是用来防静电,防静电就要求电容值低;TVS就做不到这一点,TVS的电容值比较高。
瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor)简称TVS,是一种二极管形式的高效能保护器件。
当TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它 能以10的负12次方秒量级的速度,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,有效地保护电子线路中的精密元 器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。
静电放电即ESD(Electro-Static discharge),是指具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移。
ESD是20世纪中期以来形成的以研究静电的产生、危害及静电防护等的学科,因此,国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD。
TVS瞬态电压抑制
这里不论TV(瞬态电压)是如何产生的,比如直接或者间接的雷击,静电放电,大容量的负载投切等因素导致的浪涌.电压从几伏到几十千伏甚至更高.
ESD静电放电保护
这里的ESD主要是三种模型所表述.
其中主要应用是HBM 和 MM,简单说,就是人或者设备对器件放电(静电),但是器件不能损坏.
原理是一样的,但根据功率和封装来分就不一样.
ESD和TVS比较的话,要看用在那些用途上,像ESD主要是用来防静电,防静电就要求电容值低,一般是1--3.5PF之间为最好.而TVS就做不到这一点,TVS的电容值比较高.
通过分别对其进行符合IEC61000-4-2标准的+/-8KV接触放电,分析捕获的IEC波型可以得知,TVS保护性能强过贴片压敏很多倍.
压敏电阻采用物理吸收原理,每经过一次ESD事件,材料就会受到一定物理损伤,形成永久性的漏电通道,而TVS是采用的半导体钳位原理,在经历ESD事件时,瞬间将能量传递出去,对器件本身并无影响.
他们应用的场合不同,TVS一般用于处级和次级保护,而ESD主要用于板级保护.
选择TVS一般是看器件的功率和封装,ESD器件一般看中的是它的ESD rating (HBM/MM)和IEC61000-4-2的LEVEL,高速的USB和I/O很重视它的容值。
TVS管有两个引脚,是两脚器件;而ESD抑制二极管有三个引脚,是三脚器件。ESD抑制二极管两个二极管串起来后,引出三根引脚。
TVS主要用在电源输入端起到防浪涌的作用,瞬间吸收浪涌电流对后级威廉希尔官方网站
起到保护作用。ESD二极管的正负接在电源引脚,公共端接在被保护引脚上起到释放静电的作用。
瞬态抑制二极管
瞬态抑制二极管是一种限压型的过压保护器件,也叫TVS,以pS级的速度把过高的电压限制在一个安全范围之内,从而起到保护后面威廉希尔官方网站
的作用。
TVS的响应时间可以达到ps级,是限压型浪涌保护器件中最快的。用于电子威廉希尔官方网站
的过电压保护时其响应速度都可满足要求。TVS管的结电容根据制造工艺的不同,大体可分为两种类型,高结电容型TVS一般在几百~几千pF的数量级,低结电容型TVS的结电容一般在几pF~几十pF的数量级。一般分立式TVS的结电容都较高,表贴式TVS管中两种类型都有。在高频信号线路的保护中,应主要选用低结电容的TVS管。
瞬态电压抑制二极管(TVS)又叫钳位二极管,是目前国际上普遍使用的一种高效能威廉希尔官方网站
保护器件,它的外型与普通二极管相同,但却能吸收高达数千瓦的浪涌功率,它的主要特点是在反向应用条件下,当承受一个高能量的大脉冲时,其工作阻抗立即降至极低的导通值,从而允许大电流通过,同时把电压钳制在预定水平,其响应时间仅为10-12毫秒,因此可有效地保护电子线路中的精密元器件。
瞬态电压抑制二极管允许的正向浪涌电流在TA=250C,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,并把电压钳制到预定水平,双向TVS适用于交流威廉希尔官方网站
,单向TVS一般用于直流威廉希尔官方网站
。可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等,是一种理想的保护器件。耐受能力用瓦特(W)表示。
瞬态电压抑制二极管的分类
瞬态电压抑制二极管可以按极性分为单极性和双极性两种,按用途可分为各种威廉希尔官方网站
都适用的通用型器件和特殊威廉希尔官方网站
适用的专用型器件。如:各种交流电压保护器、 4~200mA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。
瞬态电压抑制二极管的应用
目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/ 直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表(电度表)、RS232/422/423/485、 I/O、LAN、ISDN 、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。
瞬态电压抑制二极管的特点
(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。
瞬态电压抑制二极管特性:说明:
VBR:崩溃电压@IT- TVS瞬间变为低阻抗的点
VRWM:维持电压-在此阶段TVS为不导通之状态
VC:钳制电压@iPP -钳制电压约略等于1.3*VBR VF:正向导通电压@IF -正向压降
IR:逆向漏电流@VRWM
IT:崩溃电压之测试电流
IPP:突波峰值电流
IF:正向导通电流
ESD静电防护二极管
“ESD静电管”这种称呼不符合专业术语,只能简单理解为用于ESD静电保护的二极管称之为ESD静电管。
高速输入/输出端口要求使用电容小的ESD保护器件,尽量保持信号质量不会下降。选用的器件应当适合高速数据传输线路和无线电频率数据线路,能够经受无数次的ESD瞬变电压。要符合RoHS 和IEC61000-4-2的要求,电容要小,触发电压要低,响应时间要短,这些也是ESD保护器件的重要特性。
TVS吸收能量大,反映慢,适合浪涌防护,ESD二极管吸收能力小,但反应速度快,适合静电场合。
ESD 静电二极管并联于威廉希尔官方网站
中,当威廉希尔官方网站
正常工作时,它处于截止状态(高阻态),不影响线路正常工作,当威廉希尔官方网站
出现异常过压并达到其击穿电 压时,它迅速由高阻态变为低阻态,给瞬间电流提供低阻抗导通路径, 同时把异常高压箝制在一个安全水平之内,从而保护被保护被保护IC或线路;当异常过压消失,其恢复至高阻态,威廉希尔官方网站
正常工作。
1、ESD 静电二极管使用时是并联在被保护威廉希尔官方网站
上,正常情况下 对线路的工作不应产生任何的影响;
2、击穿电压 VBR 的选择:ESD 静电二极管的击穿电压应大于线 路最高工作电压 Um 或者信号电平的最大电压值;
3、脉冲峰值电流 IPP 和最大箝位电压 VC 的选择:ESD 静电二 极管使用时,要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择 IPP 合 适的型号。要注意的是,此时的最大箝位电压 VC 应不大于被保护芯 片所能耐受的最大峰值电压;
4、用于信号传输威廉希尔官方网站
保护时,一定要注意所传输信号的频率或 传输速率,当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的管子。
5、要采用 Array 式的 ESD 保护组件,这样才可以用最少的组件 数来缩小 PCB 的空间及降低 PCB 的寄生阻抗;
6、ESD 保护组件的线路电容要够低,如 USB2.0 需要用小于3pF, USB3.0 需要用小于0.3pF,10/100M LAN 需要用小于3pF 的ESD保护 元件;
7、ESD 保护元件的箝制电压必须要够低,才能使系统在ESD发生时还能不受干扰地运作,至于要多低的箝制电压才够,则要看系统的噪声免疫能力而定。
ESD保护二极管,是一种有效的防静电保护器件,在电子行业中,ESD静电防护的最终目的是:在电子元器件、组件和设备的制造过程中,通过一定的静电防护措施,抵御ESD静电的破坏性来保障产品的正常运行。ESD静电保护二极管,与传统的静电防护器件相比,其优越性更加显著:
1)超快响应时间,小于1ns
2)超低电容值,小于0.05p
3)超低漏电流,小于0.1nA
4)超耐用,有效动作大于40万次
5)符合IEC61000-4-2行业标准
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