稳压二极管(ZenerDiod齐纳二极管)
1.原理:
当反向电压达到并超过稳定电压时,反向电流突然增加,二极管两端电压恒定。
2.分类:
低压稳压二极管(<40V);
高压稳压二极管(>200V);
从材料分:N型;P型。
3.主要参数:
①稳定电压VZ:在规定的稳压管中,反向工作电流IZ下,所对应的反向工作电压;
②稳定电流IE;
③动态电阻rZ;
④最大耗散功率PZM;
⑤工作电流最大稳定IZmax工作电流最小稳定IZmin;
⑥温度系数at,温度越高,稳压误差越大。
4.用途:
钳位保护漏极和源极。
硅稳压二极管稳压电路:利用稳压二极管的反向击穿特性稳压。由于反向特性陡峭直,电流变化大,只会导致电压变化小。
二极管简称瞬态抑制TVS
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等级),体积小,钳位电压低,双向可靠性高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
3.符号:Symbol
4.二极管的特性图表:
5.抑制二极管瞬态电压的例图和单向保护图:
6.TVS的主要参数
①VBR:ReverseBreakdownVoltage(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两极之间的电压VBR是TVS雪崩电压最小。25℃在此电压之前,TVS不导通,当瞬态电压超过时VBR,瞬态电压抑制二极管崩溃,将瞬态电压抑制在一定水平,提供超低电阻通路,通过瞬态电压抑制二极管引入瞬态电流,避免受保护元件。
②IR:ReverseLeakageCurrent(反向漏电电流)
当最大反向工作电压施加时TVS上时,TVS管道有漏电流IR,一般都会有10-100μA反向漏电电流TVS漏电流是高阻抗电路的重要参数。
③VRWM最大反向工作电压(ReverseStand-offVoltage
可承受的反向电压)是设备反向工作时规定的IR接下来,设备两端的电压值。此时,二极管处于不导通状态,通常是VRWM=(0.8~0.9)VBR。使用时,应使用VRWM不低于受保护装置或线路的正常工作电压。
④VC(max):最大夹位电压(TVSdiodeClampingVoltage:抑制电压)
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)不得高于受保护装置的最大允许安全电压。与击穿电压与击穿电压之比称为夹位系数。即:夹位系数=VC(max)/VBR一般钳位系数为1.3左右。
⑤Cj:TVSdiodeJunctionCapacitance(瞬态二极管的电容值)
TVS电容器由硅片的面积和偏置电压决定。随着偏置电压的增加,电容值呈下降趋势。电容器的大小会影响TVS设备响应时间。瞬态电压抑制二极管的电容值越大,对电路的干扰越大,噪音越大或衰减信号强度越大。对于数据/信号频率越高的电路,电容值不大于10pF。
⑥IPP:最大峰值脉冲电流
最大脉冲峰值电流允许在规定的脉冲条件下通过。
⑦PPR:反向脉冲峰值功率
TVS的PPR这取决于脉冲峰值电流IPP最大夹位电压VC,此外,它还与脉冲波形、脉冲时间和环境温度有关。
7.二极管瞬态抑制TVS命名规则:
8.二极管检测方法:
用万用表R×1k档位测量管道质量:
①对单极型的TVS,根据测量普通二极体的方法,可以测量正反电阻,一般正电阻为4k5左右,反向电阻无限大;
②双向极型TVS,两引脚之间的电阻值应无限大,否则管道功能不良或损坏。
9.TVS典型的电路应用例子:
以直流电为例:
整机直流工作电压12V,最大允许安全电压25V(峰值),浪涌源阻抗50MΩ,其干扰波形为方波,TP=1MS,最大峰值电流50A。
交流电路应用示例:
直流线采用单向瞬变电压抑制二极管,交流必须采用双向瞬变电压抑制二极管。交流是电网电压。这里产生的瞬态电压是随机的,有时会遇到雷击(雷电感应产生的瞬态电压),因此很难定量估计瞬态脉冲功率PPR。但必须正确选择最大反向工作电压。一般原则是交流电压乘1.4倍来选取TVS管道的最大反向工作电压。直流电压按1.1~1.2倍来选取TVS最大反向工作电压VRWM。下图显示了一个微机电源TVS制作线路保护原理图
1.在进线的220VAC处加TVS管抑制220V尖峰干扰在交流电网中。
3.在变压输出端VAC=20V处又加上TVS管道,再次抑制干扰。
4.到了直流10V添加输出TVS控制干扰。