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TVS管和壓敏電阻的性能比較及浪涌差異

日期:2022-08-09 00:11
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摘要:
TVS管和壓敏電阻的性能比較及浪涌差異
    近期,TVS管和壓敏電阻的性能問題討論的比較多,有的說TVS管將來要取代壓敏電阻,但是有的人認為TVS無法響應浪涌電流,在這一點上無法取代壓敏電阻。各學者各抒己見,通過比較,我們可詳細了解下二者和特性。
    一般來說,壓敏電阻更多的應用應該是電源路上,而TVS更多的是信號線控制線時鐘線等。浪涌應該是用壓敏,高速數據傳輸應該就是TVS、但是不嚴格地地方比如手機鍵盤還是壓敏便宜。
    敏電阻也可以進行有效的瞬時高壓沖擊抑制,此類器件具有非線性電壓-電流(阻抗表現)關系,截止電壓可達*初中止電壓的2~3倍,這種特性適合用于對電壓不太敏感的線路和器件的保護,如電源回路。而TVS二極管具有更好的電壓截止因子,同時還具有較低的電容,這一點對于手持設備的高頻端口非常重要,因為過高的電容會影響數據傳輸,造成失真或是降級。TVS二極管的各種表面封裝均適合流水線裝配的要求,而且芯片結構便于集成其它的功能,如EMI和RFI過濾保護等,可有效降低器件成本,優化整體設計。 另外壓敏電阻在多次沖擊后性能會有所下降、壽命不如TVS。
    從普通TVS和壓敏電阻來說,在浪涌電流保護方面,TVS能力要比壓敏差非常多。例如,目前防雷器的主要材料是壓敏電阻,而無法采用TVS,這正因為在保護雷擊浪涌時候,TVS通流量(吸收浪涌能力)小,壓敏電阻通流量大。 但在手持設備市場應用的壓敏電阻,為了適應小型化要求和ESD保護,設計時候降低了保護性能能力(只要達到ESD保護,不考慮浪涌保護)。同樣小型化的TVS的保護能力要高很多。TVS是由半導體材料制成,可以通過設計來降低節電容值,例如美國UMD公司即將推出新品*小節電容值做到0.5pf。而壓敏電阻還無法降低其寄生電容值。由陶瓷材料和氧化鋅制成的壓敏電阻,在經過能量沖擊后,產生老化,逐漸降低響應時間和保護能力,TVS則不存在老化問題。當然,從單價來說壓敏價格要比TVS低。
    瞬態電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor)簡稱TVS,是一種二極管形式的高效能保護器件。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時,它能以10-12秒量級的速度,將其兩極間的高阻抗變為低阻抗,吸收高達數千瓦的浪涌功率,使兩極間的電壓箝位于一個預定值,有效地保護電子線路中的精密元器件,免受各種浪涌脈沖的損壞。由于它具有響應時間快、瞬態功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優點。 目前已廣泛應用于計算機系統、通訊設備、交/直流電源、汽車、電子鎮流器、家用電器、儀器儀表(電度表)、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、數字照相機的保護、共模/差模保護、RF耦合/IC驅動接收保護、電機電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪音的抑制等各個領域。
    除了TVS管和壓敏電阻的性能比較及浪涌差異,我們再看看TVS管本身具有的三大特點:
    1、 將TVS二極管加在信號及電源線上,能防止微處理器或單片機因瞬間的脈沖,如靜電放電效應、交流電源之浪涌及開關電源的噪音所導致的失靈。
    2、靜電放電效應能釋放超過10000V、60A以上的脈沖,并能持續10ms;而一般的TTL器件,遇到超過30ms的10V脈沖時,便會導致損壞。利用TVS二極管,可有效吸收會造成器件損壞的脈沖,并能消除由總線之間開關所引起的干擾(Crosstalk)。
    3、將TVS二極管放置在信號線及接地間,能避免數據及控制總線受到不必要的噪音影響。
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