【技术流】怎样鉴别TVS品质？

TVS(Transient Voltage Suppressors)，即瞬态电压抑制器，又称雪崩击穿二极管。它是采用标准的半导体工艺制成的具有单个PN结或多个PN结集成的器件。TVS有单向与双向，单向TVS一般应用于直流电路，双向TVS应用于电压交变的电路。直流应用时单向TVS反向并联于电路中，当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态），不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到其（雪崩）击穿电压时，TVS讯速由高阻态突变为低阻态，泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地，同时把异常过电压箝制在一个安全水平之内，从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后，TVS阻值又恢复为高阻态。

图1为单向TVS伏安特性曲线，双向TVS伏安特性曲线第一象限与第三象限极性相反，特性相似。当反向偏置时，TVS有两种工作模式：待机（高阻抗）或钳制（相对的低阻抗），如图1第三象限。在待机状态下，流过TVS的电流称为待机电流，该电流的大小随结温而变化。在TVS的电压——电流特性中，由高阻抗（待机）向低阻抗（钳位）转变是雪崩击穿的开始，这种导通状态下，TVS会流过一个很大的瞬态电流，并保持一个高于半导体PN结击穿电压而相对较低的钳位电压。

图1 TVS 伏安特性曲线

V_BR，(Avalanche) Breakdown Voltage,（雪崩）击穿电压

TVS伏安特性曲线上，在规定的脉冲直流电流I_T（或I_BR）或接近发生雪崩的电流条件下，TVS两端测得的电压。V_BR测试电路如图2所示，使用脉冲恒流源对TVS施加I_T大小的电流时，读出TVS两端的电压则为击穿电压。施加电流的时间应小于400ms，以免发热对TVS造成损坏。

图2 （雪崩）击穿电压V_BR测试电路示意图

V_RWM，MaximumReverse Standoff Voltage，最大可持续工作电压。

该电压定义为可持续施加而不引起TVS劣化或损坏的最高工作峰值电压或直流峰值电压。

I_R，Reverse Leakage Current，或Stand-by current, 反向漏电流，也叫待机电流

它定义为在规定温度和最高工作电压条件下，流过TVS的最大电流。

V_RWM为规定值，一般在V_RWM下测试I_R，I_R测试电路如图3所示，对TVS两端施加电压值为V_RWM，从电流表中读出的电流值即为TVS的漏电流I_R，其中虚线框表示单向TVS测试回路。测试出来的数值是否合格，根据TVS产品规格书判断，一般产品规格书会给出I_R的最大值，如果测试结果在规格书数值范围内就合格，如果超出规格书规定最大值则为不合格。

图3 I_R测试电路

V_C，Clamping Voltage，钳位电压

施加规定波形的峰值脉冲电流I_PP时，TVS两端测得的峰值电压。由于发热、反作用力或其他影响，峰值电压和峰值脉冲电流不必在时间上位置重合，钳位电压也可用V_CL表示。

I_PP，Peak impulse current，峰值脉冲电流

用于测定钳位电压V_C而流过TVS的具有规定波形的峰值脉冲电流。

I_PPM，Rated peak impulsecurrent，额定峰值脉冲电流

可施加的不引起TVS失效的峰值脉冲电流I_PP额定最大值，除非另有规定，用于TVS的脉冲冲击波形为10/1000μs。

I_PP与V_C是对应的，V_C一般在规定的I_PP下测试。V_C测试电路如图4所示，图中虚线部分为波形发生电路，调节各个元件的参数可输出不同上升沿和持续时间的波形。对于TVS，施加10/1000μs波形的电流峰值I_PP，从示波器中读出TVS两端的电压最大值即为V_C。

图4 钳位电压V_C测试电路

V_F,Forward surge voltage，正向电涌电压

在规定的正向电涌电流下所测的TVS两端峰值电压，该定义只适用于单向TVS。

I_F，Forward surge current，正向电涌电流

用于测试正向电涌电压所规定的对应波形的峰值电流，波形一般为8.3ms或10ms正弦半波。

I_FM，Rated forward surge current，额定正向电涌电流

不使器件失效的8.3ms或10ms正弦半波的最大峰值电流，本定义仅适用于单向TVS。

图5 正向电涌电压V_F测试电路

V_F测试电路如图5所示，TVS流过8.3ms（或10ms）单次正弦半波峰值电流I_F时测得的正向峰值电压。V_F，I_F，I_FM针对单向TVS，用于衡量TVS的正向导通特性，不建议将单向TVS与一般二极管等同使用。

以上介绍了TVS伏安特性曲线所标示的参数及测试方法，V_RWM和I_R主要衡量TVS在截止状态下（及不导通不工作状态）下TVS的特性参数，一方面反映了TVS的静态功耗，一方面给出用户设计参考的电压值，即VRWM要大于被保护线路的正常工作电压，否则TVS经常启动，会降低TVS的使用寿命。

V_C及I_PP为衡量TVS的防护能力，I_PP衡量TVS承受浪涌能力，即它可以通过多大的瞬态浪涌电流，对于同样功率等级的TVS，I_PP越大，TVS的瞬态电流承受能力越强。V_C是衡量TVS钳位能力，对于后级电路而言，在同样I_PP下，V_C越低TVS的钳位效果越好，后级电路越安全。

以上为TVS伏安特性曲线上的几个关键参数，另外还有一些参数非常重要，如峰值脉冲功率P_PP，结电容C_J等参数。P_PP是对TVS整体防护能力的一个考核，各生产厂家也大多按照峰值脉冲功率来对TVS进行分类，不同的功率应用于不同的场合，功率越大TVS的防护能力越强，峰值脉冲功率可以由V_C及I_PP算出，为二者的乘积。C_J一般在TVS应用于较高通信速率线路保护时才会考虑，可直接用LCR测试仪在对应的测试条件下测试出其值。

以上为TVS各个参数说明及检测方法，图中所示电路为参考电路，目前在市场上有专门的仪器设备可对TVS各参数进行一键式测试，如晶体管图示仪。我司生产线采用TMTT一贯机对TVS的各参数进行全检，保证TVS的可靠性及稳定性，为客户提供优良的TVS产品。

我司TVS产品线从功率400W到30kW，再到超大功率hyperfix，可以提供各种电压规格和封装的TVS，广泛应用于汽车电子、安防、通信、电源、低压电器、工业控制、医疗器械等领域，我们同时也可为客户量身定制特殊规格的TVS产品。