芝子聊工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施 | 電子元件防“雷”指南——TVS二極管

時(shí)間：2021-08-19 15:11:58

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俗話說(shuō)“有人的地方就有江湖”，而芝子要說(shuō)“有電子設(shè)備的地方，就有電路保護(hù)元器件”。

電子行業(yè)不斷發(fā)展，讓通訊網(wǎng)絡(luò)電子、工業(yè)機(jī)器設(shè)備等產(chǎn)品越來(lái)越智能化，而小型化進(jìn)程的加速，使得集成化需求提高，同時(shí)也促使著電路保護(hù)器件不斷更迭換代。從昔日簡(jiǎn)單的玻璃管保險(xiǎn)絲，電路保護(hù)器件一步步發(fā)展出壓敏電阻、TVS、氣體放電管等，形成了一個(gè)門類繁多的新興電子元件領(lǐng)域。今天芝子要為大家介紹的便是被稱為電子行業(yè)避雷針的TVS二極管。

TVS二極管，又稱瞬態(tài)電壓抑制二極管，是電子行業(yè)普遍使用的一種新型高效保護(hù)器件。

它擁有極快的響應(yīng)速度（亞納秒級(jí)）和相當(dāng)高的浪涌保護(hù)。當(dāng)電路兩端受到高能量沖擊時(shí)，TVS管能夠以PS級(jí)的響應(yīng)速度把兩端的阻抗值由高阻抗轉(zhuǎn)化為低阻抗，瞬間吸收一個(gè)大電流，把兩端的電壓鉗制在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值，從而保護(hù)電路中精密器件免受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。由于TVS二極管具有低鉗位電壓、低漏電流、低電容、擊穿電壓偏差小、無(wú)損壞極限、小體積以及易安裝等優(yōu)勢(shì)，也廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中。

東芝擁有非常豐富的TVS二極管產(chǎn)品線，涵蓋保護(hù)電源線的通用型到保護(hù)USB等通信線的高速信號(hào)類型。東芝的TVS二極管（ESD保護(hù)二極管），采用特殊的工藝技術(shù)制造，具有很高的靜電放電耐受性，可用于保護(hù)各種接口。

近年來(lái)，各種工業(yè)設(shè)備都強(qiáng)調(diào)了防靜電和防浪涌的性能。東芝提供的TVS二極管具有極高的ESD耐受性，可以承受超過(guò)IEC61000-4-2中規(guī)定的最高為4級(jí)的ESD等級(jí)。并且東芝TVS二極管的靜電放電電壓為30kV或更高，這有助于提高電子設(shè)備的保護(hù)性能。

在IEC61000-4-2（觸點(diǎn)）的ESD抗擾度試驗(yàn)中，施加ESD的瞬時(shí)電壓被稱為第一峰值脈沖電壓。電壓越高，對(duì)后續(xù)電路的影響越大（ESD造成損壞或故障）。通過(guò)安裝TVS二極管（ESD保護(hù)二極管），可以使第一峰值脈沖電壓保持在較低的水平，從而提高ESD耐受能力。

東芝的DF2BxM5系列（EAP-V）通過(guò)優(yōu)化工藝，與DF2BxM4系列（EAP-IV）相比，第一峰值脈沖電壓降低了約50%。并且低電容TVS二極管采用較低的第一峰值脈沖電壓實(shí)現(xiàn)了較高的ESD保護(hù)性能。

在實(shí)際電路應(yīng)用中，TVS二極管（ESD保護(hù)二極管）與信號(hào)線、電源線和GND線并聯(lián)，施加的ESD通過(guò)TVS二極管流向GND線，以保護(hù)后端電路。然而，由于TVS二極管有自己的電阻元件（動(dòng)態(tài)電阻），如果這個(gè)電阻元件很大，ESD就不容易流動(dòng)。因此，動(dòng)態(tài)電阻越低，越容易吸收靜電放電。

與傳統(tǒng)的DF2BxM2系列（EAP-II）相比，東芝低電容TVS二極管DF2BxM5系列（EAP-V）、DF2BxM4系列（EAP-IV）降低了動(dòng)態(tài)電阻。這樣既提高了靜電放電的吸收性能，又降低了鉗位電壓，提高了電子設(shè)備的保護(hù)性能。

由于TVS二極管（ESD保護(hù)二極管）通常放置在信號(hào)線和GND之間，因此，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中，二極管也被視為電容（端對(duì)端電容）。這些電容作為阻抗被包括在內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)損耗（插入信號(hào)損耗）和信號(hào)質(zhì)量下降。

端子間電容CT越大，插入功率損耗過(guò)大（數(shù)值容易出現(xiàn)顯著的負(fù)波動(dòng)），會(huì)導(dǎo)致無(wú)法跟蹤信號(hào)速度。為了防止這種信號(hào)減弱，必須選擇終端電容與信號(hào)速度相適應(yīng)的TVS二極管。東芝針對(duì)高速信號(hào)線提供了具有低終端電容的低容量系列。

在產(chǎn)品多樣化的今天，東芝提供從通用到小尺寸封裝的豐富TVS二極管產(chǎn)品線（ESD保護(hù)二極管），滿足開發(fā)者的多樣化需求。

電子設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，離不開元器件的支撐。電子設(shè)備的功能越多，意味著電路設(shè)計(jì)更復(fù)雜，這時(shí)，電路保護(hù)變得尤為重要。TVS二極管是常見的電路保護(hù)元器件的一種，在工業(yè)設(shè)備中應(yīng)用廣泛。在TVS二極管的研發(fā)中，東芝有著非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，我們的目標(biāo)是通過(guò)低損耗、高效率和小封裝確保您設(shè)計(jì)自由。

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東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社，融新公司活力與經(jīng)驗(yàn)智慧于一身。自2017年7月成為獨(dú)立公司以來(lái)，已躋身通用元器件公司前列，為客戶和合作伙伴提供分立半導(dǎo)體、系統(tǒng)LSI和HDD領(lǐng)域的杰出解決方案。

公司24,000名員工遍布世界各地，致力于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價(jià)值的最大化。東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社十分注重與客戶的密切協(xié)作，旨在促進(jìn)價(jià)值共創(chuàng)，共同開拓新市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)7500億日元（68億美元）的年銷售額。公司期望為世界各地的人們建設(shè)更加美好的未來(lái)。

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