选择您的地区和语言

TVS二极管(ESD保护装置)什么是TVS二极管?与其他ESD保护元件之间的区别和特征

TVS二极管(ESD保护装置)是什么?

TVS二极管的主要功能是将侵入到设备内部的ESD传输到地下。没有TVS二极管时,从外部人机界面侵入的数千V的ESD将直接被施加在内部的IC上。

该图说明了在不使用ESD保护元件(TVS二极管)的情况下,ESD通过电子设备的接口侵入电子设备内部,施加到内部IC的原理。

在外部人机界面和IC之间安装TVS二极管时,通过TVS二极管便能将ESD导入地下。通常IC驱动的电压(V)与地面绝缘,不会妨碍数据通信。在施加数十至数千V时传导,在数V时绝缘是TVS二极管必要的功能。

该图说明了将TVS二极管设置在数据线上,在有无ESD的情况下分别如何发挥作用。在正常情况下,TVS二极管处于几乎没有电流流过的状态,来自接口的数据被传输到IC。当ESD侵入时,TVS二极管会在将数据向IC发送的同时将ESD的高电压泄放到GND。

有无TVS二极管时IC侧电压的差异如下表所示。在此使用内置电容器(超级电容)和内部阻抗的ESD喷枪,施加8kV的ESD,通过示波器测量设备通过后的电压值。从图表的波形来看,因为具有TVS二极管,施加到IC侧的电压被大幅抑制。

该图对在有/无TVS二极管的试验设备中施加ESD时的电压(纵轴)和该电压的持续时间(横轴)进行了比较。该图显示,有TVS二极管时,ESD的高电压被迅速泄放并保持该状态。在该试验中,还使用了ESD试验机,它使用ESD喷枪向试验设备施加高电压,并通过衰减器使用示波器测量电压,在此一并提供该试验机的图解。

TVS二极管与齐纳二极管之间的区别

TVS二极管是齐纳二极管的一种。
稳压二极管和TVS二极管之间的区别是:稳压二极管用于稳定电压,而TVS二极管用于阻止ESD那样的瞬态电压。
此外,TVS二极管在下面的红框项目中记载了与ESD相关的规格,而稳压二极管则没有记载。

可左右滑动屏幕 请使用横屏浏览
Parameter Reverse
Stand-off
Voltage
Channel
Leakage
Current
Break
down
voltage
ESD per IEC
61000-4-2
(air)
ESD per IEC
61000-4-2
(contact)
ESD per IEC
61000-4-5 (Surge)
(8/20μs)
Capacitance
Symbol VRWM Ileak Vbr Vesd Vesd Ipp C
Unit V uA V kV kV A pF
Condition VPin1=5V,
VPin2=0V
Ibr=1mA,
Pin1 to Pin2
Ta=25℃ Ta=25℃ VPin1,2=0V,f = 1MHz,
Between Channel pins
LXES1UTAA1-157
LXES1UTBB1-157
+/- 6.0 1.0 (max) 7 (min) +/- 15 +/- 8 1.5 0.5

TVS二极管与变阻器和消除器之间的区别

从多个角度对TVS二极管、压敏电阻和遏制器的区别进行相关比较。此外,还对每种ESD保护元件的用途和特征进行总结。

压敏电阻、遏制器和TVS二极管的比较

下表列出了TVS二极管、压敏电阻和遏制器在使用部位、应用示例、优势和缺点方面的差异。

可左右滑动屏幕 请使用横屏浏览
变阻器 消除器 TVS二极管
使用场所 电源、数据线 高功率RF信号线、数据线 电源线、数据线、低功率RF信号线
应用实例 高电压电源线等 Wi-Fi®、Bluetooth®的天线电源线等 USB数据线
USB、GPS电源线等
优点 高放电特性(仅限高电容产品) 0.1pF或更低的低静电容量 高放电特性
ESD侵入时的响应快
缺点 在低电容(0.5pF或更低)下难以使用
不能用于输出功率较大的RF端口
施加低电压时无法工作 不能用于输出功率较大的RF端口

压敏电阻的用途和特征

压敏电阻是基于陶瓷的ESD保护元件,在电源端口和数据线中经常使用。
需要注意的是,虽然产品电容越高,所具有的放电特性就越好,但在需要0.5pF或更低电容产品的RF端口中,压敏电阻的静电容量较大,因此无法使用。
此外,虽然成本低是一个优势,但反复施加ESD可能会导致绝缘电阻发生劣化(短路故障)。

遏制器的用途和特征

遏制器是基于陶瓷的ESD保护元件,用于Wi-Fi®、Bluetooth®等功率较大的RF端口(天线端口)和数据线等。由于其静电容量非常低(0.1pF或更低),因此适合用于在高速信号传输线实施的ESD对策。
另一方面,与TVS二极管相比,其缺点是ESD保护在低电压下无效以及响应速度较慢。

TVS二极管的用途和特征

TVS二极管是基于半导体的ESD保护元件,用于电源端口、USB端口(USB 1.1至USB 3.2)、HDMI端口(HDMI 1.0至2.0)等的数据线、低输出功率RF端口(例如 NFC)以及仅接收信号的GPS RF端口等的ESD保护(详情请参照“TVS二极管(ESD保护装置)”的“TVS二极管使用示例”)。
虽然TVS二极管不能像遏制器那样用于功率较大的RF端口,但它在功率较小的RF端口和GPS天线的接收线路中具有较高的放电特性。

TVS二极管在ESD侵入时响应速度很快,只要皮秒级即可激活,这是其与压敏电阻和遏制器相比的主要区别和优势。尽管TVS二极管比压敏电阻和遏制器的成本更高,但在配备了高性能、高成本IC的电子设备等当中,它仍被用于来自进行高速传输的数据线等的ESD保护。

ESD作用时的响应时间比较 该图对压敏电阻、遏制器和TVS二极管在施加ESD时的响应速度进行了比较。纵轴代表电压(V),横轴代表时间(纳秒)。压敏电阻和遏制器的响应开始时间为1.0纳秒或更长,而TVS二极管的响应速度比它们都快,响应开始时间为皮秒级。

TVS二极管的响应时间为皮秒级,在三种ESD保护器件中响应最快

Video 保护电子部件免受ESD影响的TVS二极管

请浏览本视频,了解需要TVS二极管的理由、TVS二极管的用法及村田TVS二极管的特点。

村田的TVS二极管具有较强的静电遏制能力。我们提供的产品涵盖从DC到高速传输的多种应用场景,同时还提供有助于缩小电路板面积的小型产品。

详情请阅览“TVS二极管(ESD保护装置)LXES T系列”产品一览

ESD对策(静电放电对策)和TVS二极管(ESD保护器件)的基础知识

本网站将围绕ESD的概念、以及作为其对策部件的TVS二极管的功能、种类和特征进行介绍。

  • 什么是TVS二极管?与其他ESD保护元件之间的区别和特征