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稳压、TVS二极管和压敏电阻的区别是什么?使用时应进行比较的4个要点

产品新闻| 浏览量:965| 2022年03月13日

贴片压敏电阻和TVS二极管可用作过电压保护部件。这些产品的结构和制造方法完全不同,但它们作为静电保护装置具有相似的性能。因此,虽然可以在电路上使用,但也不能使用贴片压敏电阻。事实上,由于其历史背景,产品目录和数据表中记录了许多不同的项目,因此很难比较像电容器和其他通用部件这样的特性。因此,在本报告中,将明确压敏电阻与二极管的区别,并介绍和压敏电阻的数据。

历史:

1968年开发的氧化锌压敏电阻用于保护二极管免受雷击。另一方面,二极管主要用于整流,用途不同。因此,产品目录和数据表中记录了许多不同的项目,现在很难简单地比较。Automotive Electronics Council(车载电子部件评审会)制定的规格,AEC-Q101适用于TVS二极管,AEC-Q200适用于不同内容的压敏电阻。

图1 历史

贴片压敏电阻和TVS二极管的区别:

1、结构

贴片压敏电阻是一种以氧化锌为基础的陶瓷半导体产品。主要采用下图所示的积层结构,可通过积层张数和层间调节控制击穿电压和静电容量。TVS二极管是P型半导体和N由硅基半导体组成ESD防护装置。也用于二极管Au等等。

2、I-V曲线

贴片压敏电阻和TVS二极管的电阻值变化,二极管的电阻值会发生变化。贴片压敏电阻可进行双向静电保护。TVS以前大多数二极管都是方向性的,但最近是双向的TVS二极管也增加了。但是,由于方向不同,需要注意。

图4 I-V曲线

3.施加过电压的反应速度

从磁盘压敏电阻等初始压敏电阻的记忆中,压敏电阻反应缓慢,经常听到这样的话。但如下图所示,贴片压敏电阻和TVS二极管对施加过电压的反应速度相同。IEC61000-4-2 HBM 8kV后,在1ns达到峰值,4000ns在保护部件上施加的电压值几乎为0。

图5 施加过电压的反应速度

4、静电容量

压敏电阻和TVS二极管的静电容量范围非常不同。由于贴片压敏电阻采用积层结构,可以通过增加内部电极的层数来增加静电容量。EIA比较0805以下尺寸时,如下图所示,静电容量最大值差近100倍。因此,必须并联放置MLCC在线路中,也可以用单个贴片压敏电阻处理。

图6 静电容量

5、其他特性

虽然贴片压敏电阻和其他温度特性和插入损耗TVS二极管有一些不同,但在使用相同的规格进行比较时,动作是相同的。因为它们的动作记录在每个数据表中,所以它们可以与TVS比较二极管。

图7 其他特性

在控制器区域(CAN)贴片压敏电阻和TVS二极管的四个要点

为了保护CAN Tranceiver,在控制器区域(CAN)静电保护部件的使用。在此介绍CAN静电保护部件在线选择要点。

1.最大允许电路电压

在控制器区域(CAN)在串行总线拓扑结构中CANH、CANL显性可以在信号后获得(dominant)和隐性(Recessive)电平状态。显性时,在CANH线上施加3.5V静电保护部件必须电保护部件必须作为绝缘体发挥作用。因此,在这种情况下,最大允许电路电压为3.5V上述静电保护部件。

此外,静电保护部件的漏电流具有温度依赖性,实际使用时需要考虑温度环境。下图是典型的贴片压敏电阻和TVS二极管的泄漏电流温度特性。随着高温的升高,泄漏电流会增加,但设计不到50uA。

图8 漏电流温度特性

2、静电容量

CAN最大通信速度为1Mbps,并联插入电路的静电保护部件不会阻碍这种通信。Mbps(=0.5 MHz)必须选择插入损耗小的产品。下图显示,可用于插入损耗小的产品。CAN通信的贴片压敏电阻和TVS二极管的插入损耗不会影响任何产品的通信。

图9 贴片压敏电阻TVS二极管插入损耗

3.浪涌保护能力

静电保护部件用于保护成套IC以及外围设备。例如,以下用于车载CAN Tranceiver的ESD耐量。

表1 ESD Durabitily of CAN Tranceiver for each IC

从这个表可以看出,如果是CAN Tranceiver施加4kV上述电压可能会损坏。此外,以下是TLP数据显示,相当于ESD 4kV在中,相当于8A的电流流过CAN Tranceiver。

图10 TLP数据

如果不使用静电保护部件,4kV静电会导致8A电流流向CAN Tranceiver,CAN Tranceiver另一方面,从下图可以看出,由于施加电压,压敏电阻,TVS二极管的电阻值急剧下降到2Ω以下。

图11 TLP数据

因此,施加ESD大部分电流流向保护元件,可以保护CAN Tranceiver。通过TLP在设计过程中,可以使用模拟来确认流向CAN Tranceiver电流。这一次,举个简单的例子。如果您知道其他电子元件的特性值,可以在实际前确认ESD耐量。

4、ESD耐量

在许多情况下,需要成套零件ESD耐久性还要求静电保护元件的性能。ESD数据表可以确认耐量。

TDK贴片压敏电阻的特点:反复施加ESD产生的ESD耐量

压敏电阻的反复浪涌耐量因材料类型而异,如添加到主要成分中ZnO添加剂的种类和组成。采用应用材料技术开发的独特材料TDK贴片压敏电阻具有优异的反复浪涌耐量和频繁性ON/OFF动作中使用的电磁阀和步进电机也提供可以替代稳压二极管的产品。详情请参考之前的推文:具有优异反复浪涌耐量的贴片压敏电阻。

TDK贴片压敏电阻的特点:小型化

TDK实现了EIA01005(0.4x0.2mm)尺寸小型化。此外,面向车使用方面以应对AEC-Q200是批量生产行业中最小的EIA0402(1.0x0.5mm)尺寸产品。

图12 TDK贴片压敏电阻的特点:小型化

以上就是TDK贴片压敏电阻和TVS二极管产品介绍。