瞬变二极管的工作原理与应用
应用 由于瞬变二极管具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差 、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表 (电度表)RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF 耦合/IC 驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。
特点 1、将瞬变二极管加在信号及电源线上,能防止微处理器或单片机因瞬间的脉冲,如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。 2、静电放电效应能释放超过10000V、60A 以上的脉冲,并能持续10ms;而一般的TTL 器件,遇到超过30ms 的10V脉冲时,便会导至损坏。利用瞬变二极管,可有效吸收会造成器件损坏的脉冲,并能消除由总线之间开关所引起的干扰(Crosstalk)。 3、将瞬变二极管放置在信号线及接地间,能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。
特性 1、瞬变二极管的特性曲线 瞬变二极管 的电路符号与普通稳压二极管相同。它的正向特性与普通二极管相同;反向特性为典型的PN 结雪崩器件。 在瞬态峰值脉冲电流作用下,流过瞬变二极管 的电流,由原来的反向漏电流ID上升到IR 时,其两极呈现的电压由额定反向关断电压VWM 上升到击穿电压VBR,瞬变二极管 被击穿。随着峰值脉冲电流的出现,流过瞬变二极管 的电流达到峰值脉冲电流IPP。在其两极的电压被箝位到预定的箝位电压以下。尔后,随着脉冲电流按指数衰减,瞬变二极管 两极的电压也不断下降,恢复到起始状态。这就是瞬变二极管 抑制可能出现的浪涌脉冲功率,保护电子元器件的整个过程。 2、瞬变二极管的特性参数 ①反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。 VWM 是瞬变二极管 连续工作的直流或脉冲电压,当这个反向电压加入瞬变二极管 的两极间时,它处于反向关断状态,流过它的电流应小于或等于其反向漏电流 ID。 ②最小击穿电压VBR和击穿电流IR VBR 是瞬变二极管 最小的雪崩电压。25℃时,在这个电压之前,瞬变二极管 是不导通的。当瞬变二极管 流过规定的1mA 电流(IR)时,加入瞬变二极管 两极间的电压为其最 击穿电压VBR。按瞬变二极管 的VBR 与标准值的离散程度,可把瞬变二极管 分为±5[%]VBR和平共处±10[%]VBR 两种。对于±5[%]VBR来说,VWM=0.85VBR;对于±10[%]VBR 来说,VWM=0.81 VBR。 ③箝拉电压VC和峰值脉冲电流IPP 当持续时间为20微秒的脉冲峰值电流IPP 流过瞬变二极管 时,在其两极间出现的峰值电压为VC。它是串联电阻上和因温度系数两者电压上升的组合。VC 、IPP反映 瞬变二极管 器件的浪涌抑制能力。VC 与VBR 之比称为箝位因子,一般在1.2~1.4之间。 ④电容量C 电容量C 是瞬变二极管 雪崩结截面决定的、在特定的1MHZ频率下测得的。C 的大与瞬变二极管 的电流承受能力成正比,C 过大将使信号衰减。因此,C 是数据接口电路选用瞬变二极管 的重要参数。 ⑤峰值脉冲功耗PM PM 是瞬变二极管 能承受的峰值脉冲耗散功率。其规定的试验脉冲波形和各种瞬变二极管 的PM 值,请查阅有关产品手册。在给定的箝位电压下,功耗PM 越大,其浪涌电流的承受能力越大;在给定的功耗PM 下,箝位电压VC 越低,其浪涌电流的承受能力越大。另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且瞬变二极管 所能承受的瞬态脉冲是不重复的,器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01[%],如果电路内出现重复性脉冲,应考虑脉冲功率的“累积”,有可能使瞬变二极管 损坏。 ⑥箝位时间TC TC 是瞬变二极管两端电压从零到最小击穿电压VBR 的时间。对单极性瞬变二极管 于1×10-12秒;对双极性瞬变二极管 于是1×10-11 秒。