个人整理关于二极管直流参数主要是TVS.docx

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个人整理关于二极管直流参数主要是TVS

二极管直流参数

对照表

整流二极管

稳压二极管

瞬态抑制二极管

最高反向工作电压VR

稳定电压VZ

额定反向关断电压VWM

稳定电流IZ

最大反向漏电流ID

击穿电压VBR

动态电阻RZ

最小击穿电压VBR

最大反向电流IR

击穿电流IR

最大平均整流电流IF

最大箝拉电压VC

VF

最大峰值脉冲电流IPP

额定功耗PZM=VZ*IZmax

最大峰值脉冲功耗PM=VC*IPP

1.整流二极管

最大平均整流电流IF：

指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。

该电流由PN结的结面积和散热条件决定。

最高反向工作电压VR：

指二极管两端允许施加的最大反向电压。

若大于此值，则反向电流（IR）剧增，二极管的单向导电性被破坏，从而引起反向击穿。

通常取反向击穿电压（VB）的一半作为（VR）。

最大反向电流IR：

它是二极管在最高反向工作电压下允许流过的反向电流，此参数反映了二极管单向导电性能的好坏。

因此这个电流值越小，表明二极管质量越好。

击穿电压VR：

指二极管反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值。

反向为软特性时，则指给定反向漏电流条件下的电压值。

2.稳压二极管

 稳定电压VZ：

Vz稳压管反向击穿后其电流为规定值时它两端的电压值。

稳定电流IZ：

IZ是指稳压管正常工作时的参考电流。

Iz通常在最小稳定电流IZmin与最大稳定电流IZmax之间。

其中IZmin是指稳压管开始起稳压作用时的最小电流，电流低于此值时，稳压效果差；IZmax是指稳压管稳定工作时的最大允许电流，超过此电流时，只要超过额定功耗，稳压管将发生永久性击穿。

故一般要求IZmin＜Iz＜IZmax。

动态电阻RZ：

rZ是指在稳压管正常工作的范围内，电压的微变量与电流的微变量之比。

rZ越小，表明稳压管性能越好。

额定功耗PZ：

Pz是由管子温升所决定的参数，Pz＝VzIZmax 

3.瞬态抑制二极管

3.1TVS的命名规则:

TVS管的型号由三部分组成：

系列名N1+电压值N2+单/双向符号N3

N1N2N3

N1:

系列名代表不同的峰值脉冲功率和封装形式

1）.SMAJ、SMBJ、SMCJ、SMDJ表示贴片封装：

分别代表的峰值脉冲功率为400W、600W、1500W和3000W；

2）.其它系列名表示同轴引线封装：

P4KE为400W、P6KE为600W、1.5KE为1500W，SA为500W、3KP为3000W，其余类推（型号名KP或KPA前面的数字表示kW数）。

N2:

系列名后的数字代表击穿电压标称值或反向断态电压值

1）.P4KE、P6KE、1.5KE系列中代表最小击穿电压标称值（VBR）；

2）.其它系列中代表反向断态电压值（VRWM）。

N3:

A表示单向，CA表示双向。

注意：

SAC（500W）、LCE（1500W）系列是低电容的TVS管，只有单向，没有双向。

例：

P6KE200A即峰值脉冲功率600W，标称击穿电压200V，单向TVS二极管。

SA5.0A即峰值脉冲功率500W，反向工作电压5V，单向TVS二极管。

3.2TVS参数

简易说明：

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

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或10mA.

最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VRWM：

VRWM是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压，是二极管在正常状态时可承受的电压，此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压，否则二极管会不断截止回路电压；但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近，这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁。

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。

关态电压指的是TVS在未击穿情况下所能承受的最高电压，是电路中在正常情况下不工作的保护器件的重要参数。

（在此阶段瞬态电压抑制二极管为不导通之状态。

Vrwm必需大於电路的正常工作电压,否则瞬态电压抑制二极管会不断截止迥路电压。

但Vrwm需要尽量與被保护迥路的正常工作电压接近,这样才不会在瞬态电压抑制二极管工作以前使整个迥路面对过压威胁。

）　

最小击穿电压VBR@It 和击穿电流IR：

VBR是TVS最小的雪崩电压。

当TVS流过规定的IR（反向电流）时，TVS两极所测量到的电压，此时二极管处于低阻抗导通状态，一般情况下VBR高于VRWM。

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=0.81VBR。

（瞬态电压抑制二极管是以反向电流的方式连接在线路上,一般都会有10-100μA的反向漏电电流。

当瞬态电压超过Vbr,瞬态电压抑制二极管便产生崩溃把瞬态电压抑制在某个水平,提供瞬态电流一个超低电阻通路,让瞬态电流透过瞬态电压抑制二极管被引开,避开被保护元件。

）

最大箝拉电压VC和最大峰值脉冲电流IPP：

Vc箝位电压指在特定的（持续时间为20微秒的脉冲峰值电流）电流Ipp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1.2~1.4之间。

（Vc是在瞬态电压冲击时,例如静电,在截止状态所提供的电压。

Vc也是用来测定瞬态电压抑制二极管在抑制瞬态电压时的性能。

Vc不能大於被保护迥路的可承受极限电压,否则元件面临被损坏。

Vc通常都是越小越好。

）

最大峰值脉冲功耗PM：

PM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0.01%，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。

3.3TVS参数说明

A.击穿电压（VBR）：

TVS在此时阻抗骤然降低，处于雪崩击穿状态。

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的最大额定直流工作电压，当TVS两端电压继续上升，TVS将处于高阻状态。

此参数也可被认为是所保护电路的工作电压。

D.最大反向漏电流（ID）：

在工作电压下测得的流过TVS的最大电流。

E.最大峰值脉冲电流（IPP）：

TVS允许流过的最大浪涌电流，它反映了TVS的浪涌抑制能力。

F.最大箝位电压（VC）：

当TVS管承受瞬态高能量冲击时，管子中流过大电流，峰值为IPP，端电压由VRWM值上升到VC值就不再上升了，从而实现了保护作用。

浪涌过后，随时间IPP以指数形式衰减，当衰减到一定值后，TVS两端电压由VC开始下降，恢复原来状态。

最大箝位电压VC与击穿电压VBR之比称箝位因子Cf，表示为Cf=VC/VBR，一般箝位因子仅为1.2～1.4。

G.最大峰值脉冲功率（PM）：

最大峰值脉冲功率为：

PN=VC·IPP。

显然，最大峰值脉冲功率愈大,TVS所能承受的峰值脉冲电流IPP愈大；另一方面，额定峰值脉冲功率PP确定以后，所TVS能承受的峰值脉冲电流IPP，随着最大箝位电压VC的降低而增加。

TVS最大允许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、脉冲持续时间和环境温度有关。

另附一：

TVS的参数：

    VRWM，VBR，Vc，Ipp，Cd是ESD/TVS器件选型的重要参数.

1.Vc----Clampingvoltage@Ipp（最大箝位电压）  

  Vc箝位电压指在特定的Ipp电流时，脉冲电压通过ESD保护器件后所被箝位的电压。

PESD5V0L2BT在Ipp为1A时Vc为10V，如果1000V的瞬间干扰信号经过PESD5V0L2BT，线上电压将被箝位在10V左右。

2.VRWM----WorkingPeakReverseVoltage（最大反向工作电压）

  Ir----MaximumReverseLeakageCurrent@VRWM（最大反向漏电流）

  Vrwm表示在规定的Ir下，TVS器件两端的电压值成为最大反向工作电压。

通常Vrwm=（0.8~0.9）Vbr。

在这个电压下，器件的功耗消耗很小。

使用时，应使Vrwm不低于被保护器件或线路的正常工作电压。

一般Vrwm会低于85%Vc而高于正常工作电压，以便TVS接入电路而不影响正常电路工作。

3.VBR----BreakdownVoltage@IT（反向击穿电压）

  TVS管通过规定的测试电流It时的电压，这是表示TVS管导通的标志电压，即从此点开始器件进入雪崩击穿。

4.Ppp----MaximumPeakPulsePower（最大峰值脉冲功率）

  PPP峰值脉冲功率为ESD器件上瞬间通过的最大功率值。

如图所示，NUP2105的峰值功率为，是指8/20us脉冲波（8us达到100%Ipp，20us达到50%Ipp），保护器件能够承受的最大功率为350w。

5.Cj----JunctionCapacitance（结电容）

  主要是指TVS连接GND和I/O时，具有的电容值。

Cd为ESD/TVS器件的引脚寄生电容，通信速率越高，线路上使用的ESD保护器件的结电容要越低，否则将破坏数据信号。

如图所示，PRTR5V0U2X的Cd远低于1pf，非常适合用于USB2.0等高速通信场合。

还有部分作为高速IO上保护的TVS，还会给出insertloss@Freq。

以便确认是否能作为保护器件。

6.      IT----TestCurrent（测试电流）在这个电流值下规定器件的反向击穿电压值器件的反向击穿电压值。

7.单向保护和双向保护

  如图所示，单向保护器件仅能对正脉冲或者负脉冲进行防护，而双向保护器件一端接要保护的线路，一端接地，无论来自反向还是来自正向的ESD脉冲均被释放，更有效地保护了IC。

有了这些主要的参数，基本上就能知道如何选择一个适合自己电路的TVS了。

Vc、Ipp反映了TVS器件的浪涌抑制能力。

当TVS承受额定的瞬时峰值脉冲电流Ipp时，可能在器件上的瞬时最大电压值即最大箝位电压为Vc。

此时，如果脉冲时间为规定的标准值，则TVS的最大峰值脉冲功率为：

PM=Vc*Ipp。

因此在选用TVS前，最好对线路中产生的脉冲类型有大致的了解，是单脉冲，还是复脉冲，脉冲的上升时间，脉宽，峰值等，以便确定Vc，Ipp，PM。

一般确定VRWM应等于或略高于电路的正常工作电压，确保TVS的接入不会影响到正常的工作。

在交流线路，则需要根据正常工作电压的squar

（2）（即1.414）倍，也就是峰值来确定。

VBR不能小于电路的最大允许工作电压。

否则TVS进入雪崩，漏电流增大，影响电路工作。

如果作为IO脚保护，需要认真研究Cj和insertloss，会改变信号的相位