稳压二极管和TVS管和快恢复二极管介绍

1、稳压二极管(Zener Diod 齐纳二极管)A原理:它工作在电压反向击穿状态,当反向电压达到并超过稳定电压时,反向电流突然增大,而二极管两端电压恒定B分类 从稳压高低分:低压稳压二极管(<40V);高压稳压二极管(>200V) 从材料分:N型;P型C.主要参数 稳定电压VZ:在规定的稳压管,反向工作电流IZ下,所对应的反向工作电压。 稳定电流IE 动态电阻rZ ； 最大耗散功率 PZM 最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流 IZmin 温度系数at,温度越高,稳压误差越大 D.用途 对漏极和源极进行钳位保护D.硅稳压二极管稳压电路它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的

2、,由于反向特性陡直,较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。图1: 硅稳压二极管稳压电路1.输入电压VE增加如何稳压若限流电阻电压不变,由于 VE=VR (不变)+ VZ ,VE增加必然引起VZ增加, VZ增加使IZ增加,要使输出电流不变,IR= IZ+IL (不变),IR增加,由于VR=IR ×R1,R1不变, VR必然的增加, 由于 VE=VR+ VZ,使电压VZ 增加减小,又VZ= VO,从而使输出电压VO增加减小。稳压过程可概括如下: VEVZIZIRVRVO这里VO减小应理解为,由于输入电压VE的增加,在稳压二极管的调节下,使VO的增加没有那么大而已。VO还是要增加一点的,

3、这是一个有差调节系统。2.当负载电流变化时如何稳压负载电流IL的增加,由于IR= IZ(不变)+IL,必然引起IR的增加,VR=IR ×R1,即VR增加, 又VE(不变)=VR+VZ,从而使VZ=VO减小,IZ减小,要使负载电流不变 IR= IZ+IL (不变) IZ的减小必然使IR减小, VR减小,从而使输出电压VO增加, 使VO的减小没有那么大而已。稳压过程可概括如下: ILIRVRVZ（VO）IZIRVRVO瞬态抑制二极管简称TVS (Transient Voltage Suppressor) 1.特点: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

4、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。反映速度快(为pS级), 体积小，箝位电压低，可靠性高双向TVS适用于交流电路,单向TVS一般用于直流电路。2.分类: 按极性分为单极性和双极性两种3. 符号: Symbol4.二极管的特性图表5.二极管的抑制瞬态电压的图和单向保护图形图一：抑制瞬态电压的例图图二：单项保护图例6.TVS 的主要参数 VBR :Reverse Breakdown Voltage (反向崩溃电压即击穿电压)定义: 当TVS 流过规定的1mA 电流（ IR ）时,测德TVS 两极间的电压VBR 是TVS 最小的雪

5、崩电压。25时,在这个电压之前,TVS 是不导通的, 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。 IR: Reverse Leakage Current (反向漏电电流)  当最大反向工作电压施加到TVS上时,TVS管有一个漏电流IR,一般都会有10-100A的反向漏电电流。当TVS用于高阻抗电路时,这个漏电流是一个重要的参数。 VRWM: 最大反向工作电压 (Reverse Stand-off Voltage:可承受的反向电压)是器件反向工作时，在规定的I

6、R下，器件两端的电压值。此时二极管为不导通之状态，通常VRWM=（0.80.9）VBR。使用时,应使VRWM不低于被保护器件或线路的正常工作电压。 VC(max ):最大箝位电压(TVS diode Clamping Voltage :抑制电压) 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 )/VBR 一般箝位系数为1.3左右。 Cj:TVS diodeJunction Capacitance (瞬态二极管的电容值) TVS的电容由硅片

7、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。 瞬态电压抑制二极管的电容值越大对电路的干扰越大, 形成噪音越大或衰减讯号强度越大, 对于数据/讯号频率越高的回路,电容值不大于10pF。 IPP:最大的峰值脉冲电流。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。 PPR:反向脉冲峰值功率。 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。8.TVS选用原则确定被保护电路的最大直流或连续工作电压。 VRWM VMAX工作电压。 VC VM

8、AX允许安全电压。 PPR Pmax瞬态浪涌功率。对于数据接口电路的保护，必须注意选取尽可能小的电容值C的TVS器件。带A的TVS二极管比不带A的TVS二极管 的离散性要好,在TVS二极管A前面加C的型号表示双向TVS二极管。直流保护一般选用单向TVS二极管,交流保护一般选用双向TVS二极管,多路保护选用TVS阵列器件,大功率保护选用TVS专用保护模块。特殊情况,如:RS-485和RS-232保护可选用双向TVS二极管或TVS阵列。 TVS二极管可以在-55到+150之间工作,如果需要TVS在一个变化的温度下工作,由于其反向漏电流ID是随温度的增加而增大;功耗随TVS结温度增加而下降,故在选用

9、TVS时应考虑温度变化对其特性的影响。 TVS二极管可以串/并应用，串行连接分电压,并行连接分电流。8. 检测二极管的方法用万用表R×1k挡测量管子的好坏对单极型的TVS,按照测量平凡二极体的方法,可测出其正、反向电阻，一般正向电阻为4k5左右,反向电阻为无限大 。 对双向极型的TVS,任意调换红、黑表笔测量其两引脚间的电阻值均应为无限大,否则,申明管子机能不良或已经损坏。 9. TVS在电路应用中的典型例子:直流电中选用举例:整机直流工作电压12V,最大允许安全电压25V（峰值）,浪涌源的阻抗50M,其干扰波形为方波,TP=1MS,最大峰值电流50A。1、由于 工作电压12V,选取最大反向工作电压VRWM为13V,则击穿电压: 2、从击穿电压值选取最大箝位电压3、再从箝位电压VC和最在峰值电流IP计算出方波脉冲功率:4、计算折合为TP=1MS指数波的峰值功率,折合系数 从手册中可查到1N6147A其中PPR=1500W,变位电压VRWM=12.2V,击穿电压VBR=15.2V,最大箝位电压VC=22.3V,最大浪涌电流IP=67.3A。可满足上述设计要求,而且留有一倍的余量,不论方波还是指数波都适用。交流电路应用举例： 直流线路采用单向瞬变电压抑制二极管,交流则必须采用双向瞬变电压