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  

TVS二极管、环流二极管、稳压(齐纳)二极管、肖特基二极管、开关二极管的分类说明_Schottky

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。

TVS二极管、环流二极管、稳压(齐纳)二极管、肖特基二极管、开关二极管的分类说明_Catch
diode_02

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)。

TVS二极管、环流二极管、稳压(齐纳)二极管、肖特基二极管、开关二极管的分类说明_TVS_03

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

 

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

 

Temperature coefficient

温度系数

12.4mV/K

 

Diode CAP(pF)

二极管电容

75pF(at f=1KHz,VR=0V)

 

Non-repetitive peak reverse current IZSM(A)

1.5A

At tp=100us, Tamb=25℃

TVS二极管、环流二极管、稳压(齐纳)二极管、肖特基二极管、开关二极管的分类说明_Schottky_04

3‑1 稳压二极管(齐纳二极管)曲线


4. 肖特基二极管

TVS二极管、环流二极管、稳压(齐纳)二极管、肖特基二极管、开关二极管的分类说明_Catch
diode_05

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。

TVS二极管、环流二极管、稳压(齐纳)二极管、肖特基二极管、开关二极管的分类说明_Catch
diode_06

图 4‑2 B540C-13-F二极管参数

TVS二极管、环流二极管、稳压(齐纳)二极管、肖特基二极管、开关二极管的分类说明_Catch
diode_07

 

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)

 

Reverse Current

IR,反向电流

30nA(VR=25V)

 

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