电子元件TVS与肖特基二极管

内容包括瞬态抑制二极管与肖特基二极管的一般介绍，详述普通二极管与肖特基二极管的恢复时间，肖特基二极管在开关电源与反向保护中的应用。持续更新，原创不易！目录：一、瞬态抑制二极管1、工作原理2、如何区分TVS管单向和双向1）看型号2）看规格书3）用万用表测4）通过自身标记3、单/双向使用上的不同点4、选用TVS的步骤5、TVS管的应用1）TVS管与ESD保护管2）静电放电防护二、肖特基二极管1、概述2、肖特基二极管的主要优缺点1）反向恢复时间短2）正向稳态导通压降低3）缺点4）总结3、使用注意事项4、肖特基管的应用1）在开关电源中应用

2）反向电压保护

一、瞬态抑制二极管

1、工作原理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^(-12)S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。用于吸收ESD能量、保护系统免受ESD/Surge损害的固态元件。一般用于被保护系统的前级，保护电压略高于被保护系统的额定电压。2、如何区分TVS管单向和双向1）看型号单从型号表面我们就可以判断，虽然不同品牌命名方式不同，但都有规律：编辑切换为居中Risym双向TVS瞬态电压抑制二极管P6KE15CA/DO-15，功率W；P4KE15CA/DO-15，功率W。SMAJ后面的参数表示抑制电压，比如SMAJ5.0A就是5V单向瞬态电压抑制二极管，如果是SMAJ5.0CA就是5V双向瞬态电压抑制二极管。------------------------------2）看规格书一般在第一页就有。编辑------------------------------3）用万用表测测量二极管的档位，单向1边通，双向2边都有电压；测直流，双向对称，单向只有反向是雪崩击穿特性，一般1mA电流下测量。------------------------------4）通过自身标记所有TVS管放大后会有根阴极线，它是用来区分二极管正负极，与单双向无关。3、单/双向使用上的不同点1）单向用在直流，双向用在交流；2）TVS管有单向与双向之分，单向TVS管的特性与稳压二极管相似，双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联；3）极间电容Cj，单向的比双向的大。以LRC的为例，单向的电容C有65pF，双向的只有15pF；4）USB数据线上全部采用双向；5）电流曲线不同。单向TVS管的电路符号与普通的稳压管相同，其电压-电流特性曲线如下图所示，其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。双向二极管正反向都是典型的PN结雪崩器件。具体的选型还是需要专业工程师指导，经过参数领域分析后针对性选型比较安全。编辑编辑切换为居中4、选用TVS的步骤1）确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电，应计算出最大值，即有效值的1.倍。2）TVS的反向变位电压即工作电压（VRWM）----选择TVS的VRWM等于或大于上述步骤1所规定的操作电压。这就保证了在正常工作条件下TVS吸收的电流可忽略不计,如果步骤1所规定的电压高于TVS的VRWM,TVS将吸收大量的漏电流而处于雪崩击穿状态，从而影响电路的工作。3）最大峰值脉冲功率：确定电路的干扰脉冲情况,根据干扰脉冲的波形、脉冲持续时间,确定能够有效抑制该干扰的TVS峰值脉冲功率。4）所选TVS的最大箝位电压（VC）应低于被保护电路所允许的最大承受电压，建议Vbr≥1.2*工作电压。5）单极性还是双极性----双向TVS用于交流电或来自正负双向脉冲的场合。TVS有时也用于减少电容。如果电路只有正向电平信号，那么单向TVS就足够了。TVS操作方式如下：正向浪涌时,TVS处于反向雪崩击穿状态；反向浪涌时，TVS类似正向偏置二极管一样导通并吸收浪涌能量。在低电容电路里情况就不是这样了。应选用双向TVS以保护电路中的低电容器件免受反向浪涌的损害。6）如果知道比较准确的浪涌电流IPP，那么可以利用VC来确定其功率。如果无法确定功率的概范围，一般来说，选择功率大一些比较好。5、TVS管的应用1）TVS管与ESD保护管TVS瞬态电压抑制，电子器件遭受直接或者是间接的雷击，静电放电等因素导致的浪涌，电压从几伏到几千伏不等。ESD静电放电保护就是对器件静电的防护。TVS二极管和ESD二极管相比较，两者的原理一样，但是根据功率和封装来分就不一样。ESD主要是用来防静电，防静电要求电容值低，一般是在1pF～3.5pF之间最好，但是TVS就做不到这点，因为TVS的电容值比较高。它们的应用场合也不同，TVS一般用于初级和次级的保护，而ESD主要用于板级的保护，选择TVS时一般看器件的封装还有功率。ESD器件一般看中ESD防护等级和ICE-4-2的水平。------------------------------2）静电放电防护防止过压损坏的最佳保护措施是用非线性电路进行限压或钳位，最常用的是专门的二极管(比如TVS管)，当它们在前向偏置或处于齐纳击穿区时具有很低的阻抗。引入限压器可以快速引起某些别的事件，因为通过电容放电会有大的浪涌电流经过限压器。虽然消除了高瞬态电压，但代之以几个安培的浪涌电流可能会导致系统中出现其它问题。具体取决于随后路径的总阻抗，浪涌电流可以达到几个安培。在为芯片设计I/O单元时，经常看到4A～16A的浪涌电流进入器件。处理如此巨大的瞬态浪涌电流已经成为ESD设计中的大问题。限制电压还算比较容易，但形成的电流可能使系统中其它地方的电路和地发生逆转。被限压器强制导入地的电流将在系统的那个节点中产生感应性振铃现象。电源通常沿着地线传播，并且是电源去耦电容的函数，因此系统核心仍能正常工作。不过连到电路板上的控制线可能出现混乱，因为它们是相对板外的地而建立的。结果可能在某个位置发生ESD事件，并致使电路板上的某个输入端看起来出现故障。编辑如上图，通过限压器将大的浪涌电流注入到地引起PCB地的反弹，表现为连接电感的一个函数。编辑在许多情况下，在TVS器件之前增加一些串联电阻有助于限制电流浪涌，并减少地线反弹。编辑切换为居中LIN保护(汽车电子)二、肖特基二极管1、概述当普通二极管施加反向电压时，它有很大的反向电流。下面以1N4来说，其反向恢复时间为2uS，在这2uS时间内就产生了反向恢复电流。编辑切换为居中如果给1N4正向外加50HZ脉冲，如下图。编辑切换为居中当给1N4正向施加25MHZ的脉冲时，其负向电流已经不能忽略，如下图。编辑切换为居中这时二极管正反方向都有电流产生，已经不能体现其单向导电性，所以在高频场合普通二极管将无法胜任。为了使二极管工作在高频场合，肖特基博士发明了肖特基(Schottky)二极管。订阅解锁TA的全部专属内容

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