目录
1. TVS管(ESD保护二极管)
1.1 TVS管参数
1.2 TVS选型考虑
1.3 是单向TVS还是双向TVS?
2. 环流二极管Catch diode
3. 稳压二极管(齐纳二极管)
4. 肖特基二极管
5. 开关二极管
1. TVS管(ESD保护二极管)
1.1 TVS管参数
图 1‑1 TVS二极管V-I曲线
表 1‑1 TVS管的参数描述
参数 | 描述 |
Reverse Stand-off Voltage 反相切断电压VRWM | 反向电压小于VRWM时TVS管截止,此时TVS管如开路一样 |
Reverse current 反向电流IR | 对应VRWM的电流,流过TVS管的反相电流应小于IR |
Reverse Break Down Voltage 反相击穿电压VBR | 电压高于VBR时才会击穿,击穿意味着TVS管导通了 |
Reverse Current 击穿电流IT | 对应VBR的电流为IT |
Reverse Clamping Voltage 反相钳位电压VC | TVS管导通后的电压 |
Peak Impulse Surge Current 浪涌电流IPP | 对应VC的电流为IPP |
以5.0SMDJ12A为例进行说明。
图 1‑2 5.0SMDJ12A参数
上图中的VR=12.0V,VR就是上面表格中的VRWM,说明反向电压小于12.0V时,TVS不起作用,因为TVS管都是反着接的,所以正常情况下,TVS管跨接的电路的电压应小于VRWM,这是选型时的一个重要参数,三个电压参数中最小值就是VRWM。
反相击穿电压VBR=13.30V~14.70V,当电路电压高于14.70V,TVS被击穿,此时开始发挥TVS管的作用。
反相钳位电压VC=19.9V,是TVS管导通后被钳位的电压,如果工作电压恢复则钳位作用消失,否则保持钳位状态。
为便于记忆,首先知道二极管的电压参数共3个:VR,VBR和VC,当看到手册中的三个电压参数,将它们从小到大依次排列:12.0V,13.30~14.70V,19.9V就可以知道以下事情:
小于12.0V,TVS管不起作用;大于14.7V,TVS管开始发挥作用,发挥完毕,电压钳位在19.9V。
1.2 TVS选型考虑
1)Vnormal应 ≤ VRWM(三个电压参数中的最小值)
2)确保钳位电压VC(三个电压参数中的最大值)<Vmax
因此,在选型时先确定正常工作电压Vnormal和极限工作电压Vmax,只要Vnormal小于三个电压参数中的最小值且Vmax大于三个电压参数中的最大值就可以。
1.3 是单向TVS还是双向TVS?
双向TVS用于交流电或来自正负双向脉冲的场合,比如RS232。
如果电路只有正向电平信号,那么单向TVS就足够了。
2. 环流二极管Catch diode
开关电源中使用的二极管称为环流二极管,又称为flyback diode(续流二极管)。
图 2‑1 开关电源中的环流二极管
当开关断开时,为电感电流提供传导路径,具体请参考书籍《精通开关电源设计》。
3. 稳压二极管(齐纳二极管)
齐纳二极管就是稳压二极管,以BZX384-B16为例。
反向电压高于VZ稳压在VZ,低于VZ截止。
表 3‑1 齐纳二极管BZX384-B16参数
参数 | 描述 | 备注 |
Forward voltage 前向电压,VF | 0.9V~1.1V |
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Reverse current 反向电流IR | 50nA | VR=0.7VZnom时测得的反向电流 |
Working voltage 工作电压VZ | 15.7V~16.3V | 反向电压高于VZ稳压在VZ,低于VZ截止,即稳压值 |
Differential resistance 差分阻抗 | 50Ω~200Ω |
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Temperature coefficient 温度系数 | 12.4mV/K |
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Diode CAP(pF) 二极管电容 | 75pF(at f=1KHz,VR=0V) |
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Non-repetitive peak reverse current IZSM(A) | 1.5A | At tp=100us, Tamb=25℃ |
图 3‑1 稳压二极管(齐纳二极管)曲线
4. 肖特基二极管
图 4‑1 肖特基二极管曲线
肖特基二极管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的,SBD是肖特基势垒二极管(SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD)的简称。SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的,而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。
SBD具有开关频率高和正向压降低等优点,但其反向击穿电压比较低,大多不高于60V,最高仅约100V,以致于限制了其应用范围。
以B540C-13-F为例进行说明。
图 4‑2 B540C-13-F二极管参数
图 4‑3 B540C-13-F二极管极限参数
开关电源中使用的就是肖特基二极管,属于环流二极管。
5. 开关二极管
开关二极管由导通变为截止的时间(反向恢复时间),以及由截止变为导通的时间(开通时间)比一般二极管短,势垒电容小,高频条件下的表现好,广泛应用于电子设备的开关电路、检波电路、高频和脉冲整流电路及自动控制电路中。
以BAS16W为例说明。
表 1‑3 开关二极管BAS16W参数
参数 | 描述 | 备注 |
Forward voltage 前向电压VF | 1V(IF=50mA) |
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Reverse Current IR,反向电流 | 30nA(VR=25V) |
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Diode capacitance 二极管电容 | 1.5pF(f=1MHz, VR=0) | 用在高速信号上时,尽量选择结电容小的二极管 |
Reverse recovery time 反向恢复时间 | 4ns | 因为反向恢复时间大于开通时间,所以只给出前者 |
Forward recovery voltage 正向恢复电压 | 1.75V | 从反向电流向正向电流瞬时转换后的电压 |