RADIOFUN.RU

сайт для радиолюбителей

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

TVS-диоды /TRANSIL

TVS-диоды (TRANSIL и др.)

По материалам: http://kazus.ru/articles/369.html

 

Наиболее эффективным средством защиты оборудования от электрических перегрузок  (перенапряжений) является активная защита. Основным элементом схем активной защиты являются разрядники, металооксидные варисторы, TVS- (transient voltage supressor) тиристоры и TVS-диоды, называемые в отечественной литературе «супрессорами», «полупроводниковыми ограничителями напряжения (ПОН)» или «диодами для подавления переходных процессов (ППН)».

Полупроводниковые TVS-диоды — полупроводниковые приборы с резко выраженной нелинейной вольт-амперной характеристикой, подавляющие импульсные электрические перенапряжения, амплитуда которых превышает напряжения лавинного пробоя диода.

В нормальном рабочем режиме TVS-диод должен быть «невидим», то есть не влиять на работу защищаемой цепи до момента возникновения импульса перенапряжения.  Во время  импульса перенапряжения TVS-диод ограничивает выброс напряжения до безопасного, в то время как опасный ток протекает через диод на землю, минуя защищяемую цепь. Принцип работы TVS-диода показан на рис. 1.

 

Рис. 1. Принцип работы TVS-диода


TVS-диоды часто путают с кремниевыми стабилитронами (диодами Зенера). TVS-диоды разработаны и предназначены для защиты от мощных импульсов перенапряжения, в то время как кремниевые стабилитроны предназначены для регулирования напряжения и не рассчитаны на работу при значительных импульсных нагрузках.

В отличие от газоразрядных ограничителей с  временем срабатывания 0,15 mкс и более ,  TVS-диод обладает высоким быстродействием,  что важно для защиты полупроводниковых приборов и микросхем, поскольку для них недопустимы начальные выбросы напряжения, пропускаемые разрядниками.

Преимуществом TVS-диодов перед разрядниками является еще то, что напряжение пробоя у них ниже напряжения ограничения (у разрядников оно значительно выше напряжения поддержания разряда), поэтому при их применении защищаемые ими цепи не шунтируются после прохождения импульса тока переходного процесса, как это имеет место у разрядников.

Время срабатывания у несимметричных TVS-диодов менее 1x10-12 с, а у симметричных— менее 5х10-9 с. Это позволяет использовать их для защиты различных радиочастотных цепей, в состав которых входят чувствительные к переходным процессам полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы.

Другой важной характеристикой TVS-диодов является барьерная емкость р–n-перехода. Малоемкостные TVS-диоды (С=90–100 пФ) применяются для защиты линий связи переменного тока с частотой до 100 МГц от выбросов напряжения.

TVS-диоды наряду с основным назначением могут использоваться как стабилитроны (диоды Зенера). При этом необходимы дополнительные данные по значениям максимально допустимой постоянной рассеиваемой мощности и динамическим сопротивлениям при минимальном и максимальном токах.

Вольтамперные характеристики TVS-диодов и их схемотехнические символы приведены на рис. 2–3.

Рис. 2. ВАХ несимметричного TVS-диода

 

Рис. 3. ВАХ симметричного TVS-диода


Основные электрические параметры TVS-диодов

Uпроб. при IТ (V(BR)), В — значение напряжения пробоя при заданном тестовом токе пробоя IТ ;

Iобр.( ID) , мка — значение постоянного обратного тока, протекающего через прибор в обратном направлении при напряжении, равном Vобр.;

Vобр. (VWM), В — постоянное обратное напряжение (в соответствии с этим параметром выбирается тип ограничителя);

Vогр. имп. мах.( VС), В — максимальное импульсное напряжение ограничения при максимальном импульсном токе при заданных длительности, скважности, форме импульса и температуре окружающей среды;

Римп. мах.(Pppm), Вт — максимально допустимая импульсная мощность, рассеиваемая прибором, при заданных форме, скважности, длительности импульса и температуре окружающей среды.

 

Если мощность одного TVS-диода не удовлетворяет заданным требованиям по Римп. мах., их соединяют последовательно. При двух последовательно соединенных TVS-диодах мощность удваивается и т. д. Допускается последовательное соединение любого числа TVS-диодов. При этом разброс по напряжению пробоя  не должен превышать 5 %. Параллельное соединение TVS-диодов (как и для стабилитронов), не рекомендуется, хотя возможно при  отборе диодов с разбросом напряжением пробоя не более 20мВ.

TVS-диоды впервые были разработаны в 1968 году фирмой GSI (General Semiconductor Industries) для защиты устройств связи от грозовых разрядов.  В настоящий момент рядом производителей разработаны TVS-диоды, с помощью которых защита РЭА решена полностью. Более того, с января 1996 года Европейским комитетом по стандартизации (СЕNELEC) введены стандарты, запрещающие продажу на рынке ЕС аппаратуры без защиты, в состав которой входят TVS-диоды.

TVS-диоды известны под торговыми марками TransZorb (General Semiconductors), Transil, Trisil,  Insel и т. д. Словом Transil/Трансил часто называют любой TVS-диод.

Диоды TRISIL (thyristor surge protection) предназначены для защиты электронного оборудования от перенапряжений главным образом в области телекоммуникаций. Диоды разработаны фирмой SGS-Thomson в 1983 году. ВАХ диодов TRISIL напоминает характеристику компонентов DIAK (т.е симметричного динистора).   Диоды TRISIL выпускаются только в двунаправленном направлении и подключаются параллельно защищаемому оборудованию.

Ниже приведена сравнительная таблица преимуществ и недостатков различных элементов защиты от перенапряжений.

 

Сравнение элементов защиты от перенапряжений

Элемент защиты

Преимущество

Недостатки

Примеры использования

Разрядник

Высокое значение допустимого тока. Низкая емкость. Высокое сопротивление изоляции

Высокое напряжение возникновения разряда. Низкая долговечность и надежность. Значительное время срабатывания. Защищаемая цепь шунтируется. после прохождения имульса

Первичная защита телекоммуникацилнных и силовых цепей. Первая ступень комбинированной защиты

Варистор

Высокое значение допустимого тока. Низкая цена. Широкий диапазон рабочих токов и напряжений

Ограниченный срок службы. Высокое напряжение ограничения. Высокая собственная емкость. Затруднительность поверхностного крепления

Вторичная защита. Защита силовых цепей и автомобильной электроники. Защита электронных компонентов непосредственно на печатной плате. Первая и вторая ступень комбинированной защиты

TVS-диод

Низкие уровни напряжения ограничения. Высокая долговечность и надежность. Широкий диапазон рабочих напряжений. Высокое быстродействие. Низкая собственная емкость. Идеально подходит для поверхностного монтажа

Низкое значение номинального импульсного тока. Относительно высокая стоимость

Идеален для защиты полупроводниковых компонентов на печатной плате. Вторичная защита. Защита от ЭСР, БИН и электрических переходных процессов. Оконечная ступень в комбинированных защитных устройствах

TVS-тиристор

Не подвержен деградации. Высокое быстродействие. Высокий управляющий ток

Ограниченный диапазон рабочих напряжений. Защищаемая цепь шунтируется после прохождения импульса

Первичная и вторичная защита в телекоммуникационных цепях

 

Поиск по сайту