穩(wěn)壓二極管(Zener Diod 齊納二極管)

A.原理

它工作在電壓反向擊穿狀態(tài),當(dāng)反向電壓達(dá)到并超過(guò)穩(wěn)定電壓時(shí),反向電流突然增大,而二極管兩端電壓恒定。

B.分類(lèi)

從穩(wěn)壓高低分:低壓穩(wěn)壓二極管(<40V);高壓穩(wěn)壓二極管(>200V)

從材料分:N型;P型

C.主要參數(shù)

①穩(wěn)定電壓VZ:在規(guī)定的穩(wěn)壓管,反向工作電流IZ下,所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓；

②穩(wěn)定電流IE；

③動(dòng)態(tài)電阻rZ ；

④最大耗散功率 PZM；

⑤最大穩(wěn)定工作電流 IZmax 和最小穩(wěn)定工作電流 IZmin；

⑥溫度系數(shù)at,溫度越高,穩(wěn)壓誤差越大。

D.用途

①對(duì)漏極和源極進(jìn)行鉗位保護(hù)

硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路,它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的,由于反向特性陡直,較大的電流變化，只會(huì)引起較小的電壓變化。

瞬態(tài)抑制二極管簡(jiǎn)稱(chēng)TVS

?(Transient ?Voltage ?Suppressor)?

1.特點(diǎn)

在規(guī)定的反向應(yīng)用條件下,當(dāng)承受一個(gè)高能量的瞬時(shí)過(guò)壓脈沖時(shí),其工作阻抗能立即降至很低的導(dǎo)通值,允許大電流通過(guò),并將電壓箝制到預(yù)定水平,從而有效地保護(hù)電子線(xiàn)路中的精密元器件免受損壞。反映速度快(為pS級(jí)), 體積小，箝位電壓低，可靠性高雙向TVS適用于交流電路,單向TVS一般用于直流電路。

2.分類(lèi)

按極性分為單極性和雙極性?xún)煞N。

3.符號(hào): Symbol

4.二極管的特性圖表

5.二極管的抑制瞬態(tài)電壓的例圖和單向保護(hù)圖形

6.TVS 的主要參數(shù)

① VBR?:Reverse Breakdown Voltage (反向崩潰電壓即擊穿電壓)

定義: 當(dāng)TVS 流過(guò)規(guī)定的1mA 電流（ IR ）時(shí),測(cè)德TVS 兩極間的電壓VBR 是TVS 最小的雪崩電壓。25℃時(shí),在這個(gè)電壓之前,TVS 是不導(dǎo)通的, ?當(dāng)瞬態(tài)電壓超過(guò)VBR ,瞬態(tài)電壓抑制二極管便產(chǎn)生崩潰把瞬態(tài)電壓抑制在某個(gè)水平, 提供瞬態(tài)電流一個(gè)超低電阻通路,讓瞬態(tài)電流透過(guò)瞬態(tài)電壓抑 制二極管被引開(kāi), 避開(kāi)被保 護(hù)元件。

② IR: Reverse Leakage Current (反向漏電電流)

當(dāng)最大反向工作電壓施加到TVS上時(shí),TVS管有一個(gè)漏電流IR,一般都會(huì)有10-100μA的反向漏電電流。當(dāng)TVS用于高阻抗電路時(shí),這個(gè)漏電流是一個(gè)重要的參數(shù)。

③VRWM: 最大反向工作電壓 (Reverse Stand-off Voltage:可承受的反向電壓)是器件反向工作時(shí)，在規(guī)定的IR下，器件兩端的電壓值。此時(shí)二極管為不導(dǎo)通之狀態(tài)，通常VRWM=（0.8~0.9）VBR。使用時(shí),應(yīng)使VRWM不低于被保護(hù)器件或線(xiàn)路的正常工作電壓。

④ VC(max ):最大箝位電壓(TVS diode Clamping Voltage :抑制電壓)

在脈沖峰值電流Ipp 作用下,器件兩端的最大電壓值稱(chēng)為最大箝位電壓。使用時(shí),應(yīng)使VC(max )不高于被保護(hù)器件的最大允許安全電壓。最大箝位電壓與擊穿電壓之比稱(chēng)為箝為系數(shù)。即:箝位系數(shù)=VC(max )/VBR一般箝位系數(shù)為1.3左右。

⑤ Cj:TVS diodeJunction Capacitance (瞬態(tài)二極管的電容值)?

TVS的電容由硅片的面積和偏置電壓來(lái)決定,電容在零偏情況下,隨偏置電壓的增加,該電容值呈下降趨勢(shì)。電容的大小會(huì)影響TVS器件的響應(yīng)時(shí)間。瞬態(tài)電壓抑制二極管的電容值越大對(duì)電路的干擾越大, 形成噪音越大或衰減 ?訊號(hào)強(qiáng)度越大, 對(duì)于數(shù)據(jù)/訊號(hào)頻率越高的回路,電容值不大于10pF。

⑥ IPP:最大的峰值脈沖電流。

在反向工作時(shí),在規(guī)定的脈沖條件下,器件允許通過(guò)的最大脈沖峰值電流。

⑦ ?PPR:反向脈沖峰值功率。

TVS的PPR取決于脈沖峰值電流IPP和最大箝位電壓VC,除此以外,還和脈沖波形、脈沖時(shí)間及環(huán)境溫度有關(guān)。

7.瞬態(tài)抑制二極管TVS的命名法則

8. 檢測(cè)二極管的方法

用萬(wàn)用表R×1k擋測(cè)量管子的好壞：

①對(duì)單極型的TVS,按照測(cè)量平凡二極體的方法,可測(cè)出其正、反向電阻， 一般正向電阻為4k5左右,反向電阻為無(wú)限大 。

②對(duì)雙向極型的TVS,任意調(diào)換紅、黑表筆測(cè)量其兩引腳間的電阻值均應(yīng)為無(wú)限大,否則,申明管子機(jī)能不良或已經(jīng)損壞。

9. TVS在電路應(yīng)用中的典型例子

直流電中選用舉例:

整機(jī)直流工作電壓12V,最大允許安全電壓25V（峰值）,浪涌源的阻抗50MΩ,其干擾波形為方波,TP=1MS,最大峰值電流50A。

交流電路應(yīng)用舉例：

直流線(xiàn)路采用單向瞬變電壓抑制二極管,交流則必須采用雙向瞬變電壓抑制二極管。交流是電網(wǎng)電壓,這里產(chǎn)生的瞬變電壓是隨機(jī)的,有時(shí)還遇到雷擊（雷電感應(yīng)產(chǎn)生的瞬變電壓）所以很難定量估算出瞬時(shí)脈沖功率PPR。但是對(duì)最大反向工作電壓必須有正確的選取。一般原則是交流電壓乘1.4倍來(lái)選取TVS管的最大反向工作電壓。直流電壓則按1.1～1.2倍來(lái)選取TVS管的最大反向工作電壓VRWM。下圖給出了一個(gè)微機(jī)電源采用TVS作線(xiàn)路保護(hù)的原理圖。

1.在進(jìn)線(xiàn)的220VAC處加TVS管抑制220V交流電網(wǎng)中尖峰干擾。

2.在變壓器進(jìn)線(xiàn)加上干擾濾波器,濾除小尖峰干擾。

3.在變壓輸出端VAC=20V處又加上TVS管,再一次抑制干擾。

4.到了直流10V輸出時(shí)還加上TVS管抑制干擾。

編輯：黃飛

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