瞬态抑制器 TVS技术介绍

瞬态抑制器TVS技术介绍1.静电的产生简单的说就是两物质经由接触摩擦而失去电子或得到电子，使带「不流动」的电荷称之静电。举例说明：垫板经由与人体摩擦后可吸引头发；尼龙裤或羊毛衣脱下时，因与人体摩擦而产生静电，在接触到空气而中和，以至于发出霹ㄆㄚ声响。相对湿度也是影响摩擦生电的电量大小的因素，再低于45度以下时，会产生比处于55度以上的湿度下，更大的电压，破坏性也相对较大。

合理的相对湿度在30~60度之间＊静电的能量公式如下静电的能量＝1/2*C*V²Q＝C*V电荷总量不变若C减少则V增加2.ESD故障模式※

人体放电模式HBM(Human-BodyModel)※

组件充电模式CDM(Charged-DeviceModel)※

机器放电模式MM(MachineModel)※

电场感应模式FIM(Field-InducedModel)

HBM模式概念摩擦－带电－接触－放电－损坏人体经由某种因素累积了静电，此时若接触到IC的接脚或其它导电部分，因两者之间电位不同，而IC某处又提供静电电荷消散路径时，将发生静电电荷消散，最后达到电荷平衡状态，在此一过程的极短时间(ns)内产生数安培的放电电流。

CDM模式概念IC因摩擦或者其它因素而在IC内部累积了静电电荷，当IC在处理过程中，若碰触到接地表面，则静电将至内部流出造成放电现象，CDM上升时间约100ps，损坏时间则在20-50ps间即发生。MM模式概念机器放电模式是指在IC生产过程中，因为制程的自动化、机械化，生产机台本身因此累积了静电电荷，当机器碰触IC时，静电电荷便从IC接脚放电。

FIM模式概念电场感应模式意指当IC因输送带或其它因素经过一电场时，其相对极性电荷可能会自IC接脚排放，待IC通过电场之后，IC本身便累积了静电电荷，此电荷便会以类似CDM模式放电。

3.静电放电的失效判定标准通常有下列三种方法：故障等级：等级A：经ESD测试后系统功能正常。等级B：经ESD测试后系统会当机但系统可自动Reset回原来功能。等级C：经ESD测试后系统会当机但经手动系统可Reset回原来功能。等级D：经ESD测试后系统功能故障。＊绝对漏电流法意指当IC受静电放电破坏测试后,漏电电流会随着所增加的偏压大小而增加,量测待测埠接脚在某一固定的偏压(VDD*1.1或VDD*1.4)下,漏电流超过某一特定值(1uA或10uA)时,就判定具其失效。

＊相对I-V漂移法意指当IC受静放电破坏测试后,量测其Input/Output的电压-电流特性曲线,其I-V的曲线*受破坏测试前的I-V曲线相互比较,若曲线漂移超过某一程度时(常用者为20%30%及40%三种),即判定此受测IC已失效

＊功能观测法意指先把功能正常且符合规格之IC的每一支脚依测试组合加上某一电压准位的ESD测试电压,再测试其功能是否仍符合原来的的规格,若不等就判定IC失效

4.何谓芯片型瞬时电压抑制器TVS：每天人们使用电子产品时(如手机、PDA、计算机等)，都可能引起不同程度的静电放电影响。这些短暂的ESD，包含于IEC61000-4-2试验中，值得注意的是，通过生产过程中的产品并不一定保证能通过最终消费者的手中。因此，附加的ESD保护装置，如ESD抑制器是必要的。SFI的突波吸收器、瞬时电压抑制器能够藉由限制突波电压及吸收能量而可靠的保护电路系统免于过激电压的侵害，它们通常被用于保护半导体，以确保电磁兼容并且抑制由静电放电所引起的瞬时性冲击；换句话说，它们有更大的突波电流及突波能量处置能力，同时也能够削减电磁干扰和射频干扰，因此使用SFI的突波吸收器、瞬时电压抑制器是一个安全、低成本的保护方法。5..芯片型瞬时电压抑制器TVS动作原理及效用：

ESD无法被阻止，因为它来自太多Source。由于这种原因，保护敏感电器设备免受ESD损坏的策略是把ESD从设备外分流。理想的保护收器在电力在线应是察觉不到的，而当电压达到一定的限值时应立即动作，分流多余的能量入大地。TVS工作原理正是如此，它一直静止在电源在线或数据传输在线，直到突波出现它才动作，平常不动作时它相当等于一棵电容，所以说有少部分EMI功能。当电压达到预先设定的伏特数时TVS立即动作，反应时间约为0.5毫微秒(ns)。TVS在反应的一瞬间电阻从完全绝缘值(109Ω)降到近乎零奥姆(3~5Ω)，使瞬态过电压找到了进入大地通路导引电流远离敏感的电气设备，而电气设备继续接受正常的电压。

6.芯片型瞬时电压抑制器SMDVARISTOR特性简介：■1.反应时间快速。2.低漏电流。3.低电容。4.抑制电压特性之稳定执行能力。■应用范围1.保护IC、FET、晶体管、闸流体、屏遮半导体及其它半导体等电子组件。2.抑制消费性电子及工业用电子产品外漏部分Port受静电。3.通信、量测及电控等电子器材之ESD保护。4.使用于I/Ointerfacecircuits，作为ESD防护用。

7.芯片型瞬时电压抑制器TVS规格简介：【工作电压WorkingVoltageDCMAX】当WorkingVoltageDC=8V=>选用DC=12VSeries【最高抑制电压ClampVoltage】Vclamp最高抑制电压系以ESD产生器经一定之标准冲击于TVS组件二端点之间在30nS后所量得的最高电压Vp。该电压值同时也是TVS发挥其保护功能的一项指针。

【漏电流LcLeakageCurrent】AtWorkingVoltage漏电流系以一定的工作电压加于端点之间所量得的值。

【绝缘阻抗IrInsulationResistance】AtWorkingVoltage绝缘阻抗系在一定的工作电压加于端点之间所量得的值电流值依瓯姆定律加以换算。

【电容值】1KHZ电容值系以一定的频率于引线端点之间所量得的参考值。

8、如何选用芯片型瞬时电压抑制器TVSa.计算电源电路电压最大变化量是否小于或等于所安装TVS的WorkingVoltage工作电压VWV。b.验证在Normal状况下(AtWorkingVoltage)所产生的漏电流大小是否会产生其余效应。c.计算电路中最大传输速度为何来了解何种电容值适合。

9.其它选用Varistor应考量电性功能参数？优先考量选用TVS要注意寄生电容（parasificcapacitance）一般寄生电容(PCB)在100~3000PF，如用在PWRLine或telephoneline对寄生电容要求不作考量，但对highspeeddatalink需作考量，因在highspeeddatalink不能承受过大电容性负载变化。

ItemDeviceDescriptionDataRate&FrequencyRisetimeGeneralLocationCapacitance1USB2.0Data480Mbps0.5~0.6nSI/Oport,Data,SignalLessthan3PF2USB1.1Data12Mbps4~20nSI/Oport,Data,Signal5~10PF3Keyboardor1.5Mbps75~300nSI/Oport,Data,Signal5~10PFWirelessdevice4RS232、IrDA1.0115.2K1uS~8uSI/Oport,Data,Signal10~100PF5Audio(Microphone/Speaker)20~20K0.05mS~50mSI/Oport,Data,Signal10~100PF

10.运用不良问题探讨：1.检查系统的漏电流过大=>选用较高工作电压之TVS。2.系统被保护组件被ESD效果击穿=>选用较低工作电压之TVS。3.TVS组件被破坏=>选用较高工作电压之TVS。4.系统传输讯号失真过大=>选用较低电容。5检查TVS连接方式及位置是否适当检查接地线之连接状况。

11、芯片型瞬时电压抑制器TVSLAYOUT技巧：TVS的体积和位置直接影响通过电压，即进入设备的过电压。TVS一般与被保护的设备并联安装，为接地提供低阻抗通路，阻抗越低，进入设备的过电压越少，所以内部阻抗越小越好。因此TVS和PCB之间的接线阻抗越短越好，最好是直线，不要弯曲，在15厘米内。接地是指电路或设备与大地是导通的。接地是所有电源或信息网络系统必要的条件。所有的电压和信号都是以地为参照点的。突波吸收器的作用就是将破坏性的突波分流进入大地。但是目前大多数设备均没有很好的接地系统