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一文学会ESD(静电抑制二极管)TVS(瞬态抑制二极管)基础知识和应用选型

🗓️ 发布于:09:12
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摘要:ESD和TVS都用于过压保护,但它们的应用和特性有所不同。ESD主要防护静电放电造成的瞬时电压尖峰,常用于接口电路,具有快速响应时间。TVS则用于抑制电源线路中的瞬态过压,例如雷击或电源波动,响应速度较快,适合更高能量的瞬态电压。总结来说,ESD侧重于静电防护,TVS则针对更广泛的瞬态过压情况。


ESD(静电抑制二极管)TVS(瞬态抑制二极管,也叫瞬态电压抑制器)属于过压保护器件,其功率比较小,主要用于信号线作静电防护和 低浪涌 防护,比如笔记本电脑外设接口、安防摄像头接口等,比如消费电子电源、车载产品电源、蓝牙、Wifi天线、HDMI2.0、USB2.0、USB3.1接口静电防护。

ESD按材质可以分为硅基TVS、高分子ESD、陶瓷铁氧体材料MOV压敏电阻。

其中TVS有以下特点:

  • 响应时间快,纳秒级。1纳秒等于10^-9秒,或者说是十亿分之一秒。这种极快的响应速度使TVS能够在静电放电发生的瞬间就开始保护电路。

  • 动作电压低,也就是反向截止电压低,最低可以低至1.2v,比如USB3.1工作电压3.3v,就可以选择反向截止电压Vrwm在5v的TVS。

  • 钳位电压低, 钳位电压越低的产品一般也越贵,钳位电压应大于线路最大工作电压,比如USB3.1接口的工作电压是3.3v,建议选择钳位电压在6~7v的TVS。

    钳位电压是指在过压保护器件(如TVS二极管)工作时,其两端所能维持的最大电压。通俗地说,它就像是一个”电压天花板”,当电路中的电压超过这个”天花板”时,保护器件就会开始工作,把多余的电压”钳制”在这个水平以下,从而保护电路中的其他敏感元件不受损害。

    钳位电压低意味着保护器件能够在较低的过压水平就开始工作,为电路提供更好的保护。这对于保护对过压敏感的电子元件特别重要,因为它可以确保这些元件不会受到超出其承受能力的电压。

  • 结电容低,最低可以做到0.17pF,满足10Gbps的高速应用。结电容越低一般越贵,高速信号线需要较低的结电容,对于USB3.1需要选择Cj<1pF的TVS。

  • 体积小、封装多样化,最小的封装尺寸0.2mm*0.1mm,一般封装尺寸越大防护等级越高,可以做贴片、插件等。

ESD的各种封装

  • 漏电流低,小于1uA,典型10nA左右。
  • 无寿命限制,可以反复被击穿,击穿后会自动恢复。