TVS的基本要求与具体应用有关,但一般有以下要求:(1)能在预期的ESD压力下正常工作; (2)在正常电压范围内具有高阻抗(低泄漏); (3)正常电压范围外的低阻抗; (4)应用的开启电压; (5)在应力期间从高阻抗到低阻抗的快速转换(6)对于目标应用,电容不是太高。
在对特定TVS设备类型进行分类之前,需要了解两个类别。
单向和双向保护:单向和双向TVS器件都能抑制正负应力。
基于TVS保持高阻抗,低泄漏状态的电压范围,可以最好地理解这两个术语之间的差异。
该电压范围决定了TVS设备可以保护的电路节点的类型。
双向TVS具有相对于零伏特的对称特性。
双向器件最适合基于零伏对称或双向电路节点保护电路电压。
单向TVS产品具有相对于零伏特的不对称特性。
单向TVS器件非常适合保护具有相同电压极性的电路节点,例如0至5伏的单极电压。
今天的大多数二极管都是由硅制成的固态器件。
它们是双端子器件,容易使电流沿一个方向流动,但在相反方向上,它们呈现高阻抗,直到它们两端的电压达到击穿电压。
二极管本质上是由电压钳保护的单向器件。
二极管的特性取决于N和P区域的掺杂程度,其与结的距离不同。
调整掺杂水平使得能够构造具有几百伏特和几伏特之间的反向偏置击穿电压的二极管。
设计具有明确定义的反向偏置击穿电压的二极管,通常称为齐纳二极管。
基于二极管的TVS产品具有其他ESD保护产品所没有的多功能性 - 可提供单向和双向保护选项。
基本二极管是单向产品,是唯一的单向保护元件。
通过串联两个二极管可以很容易地实现双向保护。
可以通过共阴极或共阳极配置实现双向保护。
使用一对单向TVS设备实现双向保护。
市场上有各种基于双向二极管的TVS器件。
这些器件中的两个在同一封装中,并且通常集成在单个硅衬底上。
过去,硅TVS器件由于其高电容而在保护低压和高速信号线方面具有缺点。
然而,近年来的技术进步消除了这一缺点。
安森美半导体的新产品ESD9L5.0将硅器件保护的优势与高速应用所需的低电容相结合。
该产品的功能就像一个简单的齐纳二极管。
事实上,ESD9L5.0包括一个具有低击穿电压的齐纳二极管和一对具有高击穿电压(因此电容较小)的标准二极管。
对应力不对称敏感的电路节点可能需要单向保护,只有TVS二极管产品才能提供。
高速应用需要非常低的电容,这使得聚合物装置具有吸引力。
聚合物器件满足低电容和保护的要求。
为了使聚合物TVS产品用于高速应用,高速节点需要在瞬态高电压下工作以打开聚合物TVS并在传导模式下提供中等阻抗。
压敏电阻由于其低成本和高电压传导而通常具有吸引力。
如果它们足够大以提供足够低的导通电阻以提供足够的保护,则它们的电容通常对于高速应用而言太大。
TVS二极管产品具有良好的钳位能力,目前市场上有超低电容TVS产品,即使是最高速度的应用。
二极管也很有吸引力,因为它们可以用作单向保护器件,以匹配当今许多高速数字信号的电压范围。