江蘇捷捷微電子股份有限公司創(chuàng)建于1995年，是一家從事半導(dǎo)體分立器件、電力電子元器件研發(fā)、制造和銷售的江蘇省高新技術(shù)企業(yè)、江蘇省創(chuàng)新型企業(yè)、中國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)會(huì)員單位、中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)電力電子分會(huì)會(huì)員單位。公司建有“江蘇省企業(yè)技術(shù)中心”、“江蘇省工程技術(shù)研究中心”。公司具備的技術(shù)創(chuàng)新能力、良好的市場(chǎng)信譽(yù)和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，是國(guó)內(nèi)電力半導(dǎo)體器件領(lǐng)域中，晶閘管器件及芯片方片化IDM（整合元件制造商，即覆蓋了整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)鏈，集芯片設(shè)計(jì)，制造和封裝測(cè)試一體）的半導(dǎo)體廠商。公司“捷捷”牌產(chǎn)品已銷往日本、韓國(guó)、西班牙、新加坡、臺(tái)灣等國(guó)家和地區(qū)，可靠的質(zhì)量得到了用戶的充分肯定。

定義

TVS二極管，又稱瞬態(tài)抑制二極管，是普遍使用的一種新型電路保護(hù)器件，它具有極快的響應(yīng)時(shí)間和相當(dāng)高的浪涌吸收能力。當(dāng)它的兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，TVS能以的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩梗晕找粋€(gè)瞬間大電流，把它的兩端電壓箝制在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而保護(hù)后面的電路元件不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。

特點(diǎn)

TVS能承受的瞬時(shí)脈沖功率可達(dá)上千瓦，其箝位響應(yīng)時(shí)間僅為1ps（10^-12S）。

TVS允許的正向浪涌電流在T =25℃，T=10ms條件下，可達(dá)50～200A。

雙向TVS可在正反兩個(gè)方向吸收瞬時(shí)大脈沖功率，并把電壓箝制到預(yù)定水平，雙向TVS適用于交流電路，單向TVS一般用于直流電路。

在這里介紹下便攜式設(shè)備的ESD保護(hù)中如何應(yīng)用TVS二極管器件。

便攜式設(shè)備如筆記本電腦、手機(jī)、PDA、MP3播放器等，由于頻繁與人體接觸極易受到靜電放電(ESD)的沖擊，如果沒有選擇合適的保護(hù)器件，可能會(huì)造成機(jī)器性能不穩(wěn)定，或者損壞。

一般情況下，對(duì)此類設(shè)備暴露在外面可能與人體接觸的端口都要求進(jìn)行防靜電保護(hù)，如鍵盤、電源接口、數(shù)據(jù)口、I/O口等等。現(xiàn)在比較通用的ESD標(biāo)準(zhǔn)是IEC61000-4-2，應(yīng)用人體靜電模式，測(cè)試電壓的范圍為2kV～15kV(空氣放電)，峰值電流高為20A/ns，整個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間不超過60ns。在這樣的脈沖下所產(chǎn)生的能量總共不超過幾百個(gè)微焦?fàn)枺珔s足以損壞敏感元器件。

便攜式設(shè)備所采用的IC器件大多是高集成度、小體積產(chǎn)品，精密的加工工藝使硅晶氧化層非常薄，因而更易擊穿，有的在20V左右就會(huì)受到損傷。傳統(tǒng)的保護(hù)方法已不再普遍適用，有的甚至還會(huì)造成對(duì)設(shè)備性能的干擾。

選用

在選用TVS時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)主要因素：

(1)若TVS有可能承受來(lái)自兩個(gè)方向的尖峰脈沖電壓(浪涌電壓)沖擊時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用雙極性的，否則可選用單極性。

(2)所選用TVS的Vc值應(yīng)低于被保護(hù)元件的高電壓。Vc是二極管在截止?fàn)顟B(tài)的電壓，也就是在ESD沖擊狀態(tài)時(shí)通過TVS的電壓，它不能大于被保護(hù)回路的可承受極限電壓，否則器件面臨被損壞的危險(xiǎn)。

(3)TVS在正常工作狀態(tài)下不要處于擊穿狀態(tài)，好處于VR以下，應(yīng)綜合考慮VR和VC兩方面的要求來(lái)選擇適當(dāng)?shù)腡VS。

(4)如果知道比較準(zhǔn)確的浪涌電流IPP，則可利用VCIpp來(lái)確定功率；如果無(wú)法確定IPP的大致范圍，則選用功率大些的TVS為好。PM是TVS能承受的大峰值脈沖功率耗散值。在給定的大箝位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大；在給定的功耗PM下，箝位電壓VC越低，其浪涌電流的承受能力越大。另外，峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續(xù)時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。

(5)TVS所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重復(fù)的，器件規(guī)定的脈沖重復(fù)頻率(持續(xù)時(shí)間與間歇時(shí)間之比)為0．01%。如果電路內(nèi)出現(xiàn)重復(fù)性脈沖，應(yīng)考慮脈沖功率的累積，不然有可能損壞TVS。

(6)對(duì)于小電流負(fù)載的保護(hù)，可有意識(shí)地在線路中增加限流電阻，只要限流電阻的阻值適當(dāng)，一般不會(huì)影響線路的正常工作，但限流電阻對(duì)干擾所產(chǎn)生的電流卻會(huì)大大減小。但這樣可能選用峰值功率較小的TVS管來(lái)對(duì)小電流負(fù)載線路進(jìn)行保護(hù)。

(7)電容量C是由TVS雪崩結(jié)截面決定的，這是在特定的1 MHz頻率下測(cè)得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比，C太大將使信號(hào)衰減。因此，C是數(shù)據(jù)接口電路選用TVS的重要參數(shù)。對(duì)于數(shù)據(jù)/信號(hào)頻率越高的回路，二極管的電容對(duì)電路的干擾越大，形成噪聲或衰減信號(hào)強(qiáng)度也大，因此，需要根據(jù)回路的特性來(lái)決定所選器件的電容范圍。高頻回路一般選擇電容應(yīng)盡量小(如LCTVS、低電容TVS，電容不大于3 pF)，而對(duì)電容要求不高的回路，電容的容量選擇可40pF。

(8)為了滿足IEC61000-4-2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，TVS二極管達(dá)到可以處理小8 KV(MB，接觸)和15 kV(BM,空氣)的ESD沖擊，有的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商在自己的產(chǎn)品上使用了更高的抗沖擊標(biāo)準(zhǔn)。而對(duì)于某些有特殊要求的便攜設(shè)備應(yīng)用，設(shè)計(jì)者可以按需要挑選器件。

TVS(Transient Voltage Suppresser瞬態(tài)電壓抑制器)是普遍使用的一種新型電路保護(hù)器件，它具有極快的響應(yīng)時(shí)間(亞納秒級(jí))和相當(dāng)高的浪涌吸收能力。當(dāng)它的兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，TVS能以的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩梗晕找粋€(gè)瞬間大電流，從而把它的兩端電壓鉗制在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而保護(hù)后面的電路元件不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。正因?yàn)槿绱耍琓VS可用于保護(hù)設(shè)備或電路免受靜電、電感性負(fù)載切換時(shí)產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過電壓。TVS管和穩(wěn)壓管一樣，也是反向應(yīng)用的。其中VR稱為大轉(zhuǎn)折電壓，是反向擊穿之前的臨界電壓。VB是擊穿電壓，其對(duì)應(yīng)的反向電流IT一般取值為1 mA。VC是大箝位電壓，當(dāng)TVS管中流過的峰值電流為IPP的大電流時(shí)，管子兩端電壓就不再上升了。因此TVS管能夠始終把被保護(hù)的器件或設(shè)備的端口電壓限制在VB～VC的有效區(qū)內(nèi)。與穩(wěn)壓管不同的是，IPP的數(shù)值可達(dá)數(shù)百安培，而箝位響應(yīng)時(shí)間僅為1×10-12s。TVS的大允許脈沖功率為PM=VCIPP，且在給定大鉗位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大。穩(wěn)壓管和TVS管的異同