瞬态过压防护,TVS二极管和ESD静电二极管应该选择谁?

描述

前言

硬件工程师一定听过EOS这个词,所谓EOS,其全称是Electrostatic Overstress,也就是静电过应力,什么意思呢?它是指电子元器件在生产、运输、安装或使用过程中,遭受超过其承受能力的静电放电(ESD)或电气过应力(EOS),导致元器件损坏或性能下降。

静电二极管

相应的,为了预防EOS,就出现了各种各样的保护器件,比如TVS二极管和压敏电阻,ESD静电二极管等,今天就重点说一下TVS二极管和ESD静电二极管选型的区别。要想说清楚二者的区别,就要先了解EOS的区别。

Part 02

静电ESD模型和雷击浪涌模型

ESD主要用三种模型来表达,用得比较多的是HBM和MM。也就是人或设备对产品放电,但产品不会被损坏。典型的HBM CLASS 1C模型规定,在 1000V-2000V充电的100pF电容器通过1500欧姆电阻器对产品进行放电。MM模型比人体模型能量更大,放电电容为200pF,电压200V-400V左右,但没有串联电阻。

静电二极管

典型HBM模型放电,峰值电流小于0.75A,时间150ns,典型MM模型放电,峰值电流小于8A,时间5ns。

很静电相比,典型雷击浪涌产生的EOS可就大得多了,比如电源线入口处使用TVS,其峰值电流可达2000A,时间20us。

Part 03

TVS二极管和ESD静电二极管的区别

1.工作原理

TVS二极管和ESD静电二极管的工作原理是一样的,都是基于二极管反向击穿原理实现电压钳位。

2.用途

其实可以把ESD静电二极管理解成TVS二极管中的一种,也就是说TVS二极管是一个大类,TVS二极管可以用来防静电,也可以用来防电磁脉冲EMP,雷击浪涌,或者感性负载开关产生的过压。但是ESD静电二极管一般只用来防静电。

3.功率

ESD静电二极管的封装一般是SOT23封装,尺寸小,所以功率也小,但是TVS二极管功率就大得多了,这也是TVS二极管有更多用途的原因。   4.寄生电容 如果应用是高速数字I/O线路或高频RF线路,则保护器件的寄生电容会对线路有影响,可能会导致信号失真。ESD静电二极管具有超低电容(通常约为 0.05pF),所以反应速度更快,同时尺寸小,此时就是最优解。  

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