我要评论amazingic晶焱科技如何区别各类型tvs保护器件由koyuelec光与电子为您提供技术选型和方案应用
瞬态电压抑制器（transient voltage suppressor）简称tvs，是一种二极管形态的高效能保护器件。tvs用来保护后段的ic免受由esd或eos波动引起意外的过电压和过电流影响。其工作原理如图1所示；首先tvs的二极管反向击穿的特性，当tvs两极受到瞬态高能量脉冲冲击时，它能以10的负12次方秒(ps)量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收在大量异常esd/eos能量，并将其迅速泄放到地层，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种不合理脉冲的破坏，是电子产品常用的保护器件。
figure 1 how the tvs protects system
图1 tvs保护系统的工作原理
tvs类型
一．tvs按照功率大小，可分为：大功率tvs和小功率tvs。
大功率tvs主要应用于电源系统上，保护电源免于大能量浪涌的冲击，其应该领域有工业设备，汽车 电子，航空航天等。大功率tvs结电容可以达到上百pf，响应速度在1ns以下，因为大功率tvs需要承受大能量的冲击，所以其具有封装大的特点，主要为sma以上的封装，拥kw浪涌级别。目前，业内普遍把3000w以上的tvs定义为大功率tvs管。汽车级tvs二极管sm系列，峰值脉冲功率6600w，属于大功率tvs管。目前一般大功率tvs主要以10/1000us为单体耐受测试标准。 小功率tvs则主要防范esd或eft等ns级波形脉冲防护上，常见应用于信号线和电源防护。因其主要防范能量较小的脉冲，所以单体不需要设计成大封装去承载大功率设计。而小功率tvs封装可设计成0402，0201，甚至01005更小的封装形态。其特点寄生电容设计值可以在pf级以下，适用且广泛应用于高速信号。小功率tvs常规使用静电标准iec61000-4-2为单体耐受测试标准，当遇到esd静电问题时，通常会在敏感线路或者外接的信号必经之路通过增加小功率tvs管的方式来泄放esd。
二．tvs按照用途，可分为：通用型tvs和专用型tvs。
通用型tvs指没有特殊认证标准和规格的要求外，可广泛使用于各类电子产品。而专用型tvs则为在 常规规格上需要加持额外的认证标准，如汽车领域需要有aec-q101认证的tvs，其可靠度测试将更为严格。如晶焱科技tvs产品类别里，az9系列则为车规级tvs，全系列皆通过aec-q101认证测试。而其它系列则为通用型tvs，是针对各类电子产品所设计的esd/eos防护方案。如图2所示，晶焱科技拥有丰富的tvs产品型号，总数超过400种；例如az1系列是针对保护各类高速传输接口的tvs类型，在coms制程上设计出scr技术的snap-back技术，使其不但在寄生电容小的基础上，依然可以让箝制电压在更小更合理的范围。
family
functions
az1
high speed, esd/eft/lightning/eos protector
az2
low speed, esd/eft/lightning protector
az3
lightning protector
az4
high voltage (> 5v), esd/eft/lightning/eos protector
az5
tiny package, esd protector
az6
low voltage (❤️.3v), esd protector
az9
automotive application, esd protector, aec-q101
azc
customization, high speed, esd protector
azm
emc component, emi filters with esd protectors
图2 晶焱tvs产品系列目录
三．tvs按电压分类，可分为：高压tvs和低压tvs。
电子系统的电源分类，可以分成芯片级电源和系统级电源。芯片级电源即为给芯片供电电源，其电压 范围一般最大不超过5v，例如常规数字信号电平为3.3v和5v，芯片级主流供电电压为3.3v和5v。随着高速信号在广泛使用，所需更低的信号电压以减少功耗和电压摆动产生的emi问题，所以主流的高速接口芯片核心电压都要小于3.3v，如2.5v，1.8v，1.2v甚至更低。而对应芯片级电源的tvs可统称为低压tvs，其工作电压 ≦5v。相反系统级电源电压一般>5v，主要为电源管理芯片供应输入电源，如常见的电源电压有9v，12v，24v 等，输入电源通过dcdc等电源芯片降压至芯片级电源。如图2，晶焱az4系列为高压tvs系列，其最大工作电压可达100v。如下图3所示，为晶焱部分高压tvs常用型号。
parts
package
vrwm
vbv (min)
surge
vcl @8kv
cin (typ.)
az4007-01l
sod-323
7v
8.5v
5.5a
12.5v
60pf
az4008-01g
sod123
8v
9v
60a
12v
750pf
az4212-01g
sod123
12v 13.7v
25a
17v
60pf
az4018-01g
sod123
18v 20v
34a
25v
620pf
az4024-01g
sod123
24v
26.7v
25a
32v
350pf
图3 晶焱部分高压tvs型号
四． tvs按通路區別，可分為：單路tvs和多路tvs。
傳統二極管為pn結單向二極管，其封裝形態為單路雙引腳，而傳統tvs管也為單路形態，其封裝特徵與二極管相彷。單路tvs主要優點是封裝小，pcb佈局靈活，但對於信號繁多且複雜的接口，如hdmi，type-c等，其單路tvs使用數量多，佔用空間大成為其軟肋，且造成總成本偏高。而多路tvs管可以解決這一缺點，多路tvs可以集成更豐富和更先進的保護電路在其芯片級封裝裡，提供2路以上的保護通道。晶焱科技所研發的多路陣列式tvs為半導體製程組件，內部只有一顆芯片; 這說明了通過芯片佈局設計的方式，可以把數個esd的保護端口整合在一個小小的芯片上。其特性為電容小、導通速度快，根據電壓應用的不同，提供足夠的維持電壓使系統不會產生閂鎖效應；且多路陣列tvs可設計更低更安全的箝位電壓，將esd/eos突波電壓箝制在一個較低的電壓值，保護電子系統不會受到esd/eos突波的破壞。此外根據不同的終端應用，我們也提供了不同的封裝元件尺寸，如sot23，sc70，dfn等封裝。由於佔用的印刷電路板空間較小，多路tvs也常被用在這一些小尺寸的印刷電路板上。圖4為單路tvs與多路陣列式tvs各項目對比。
figure 4 single-channel tvs vs. multi-channel tvs array
figure 4 single-channel tvs vs. multi-channel tvs array
五．tvs按方向分类，可分为：单向tvs和双向tvs。
tvs 有单向和双向之分，单向tvs的特性与二极管相似，双向tvs管的特性相当于两个二极管反 向串联。单向tvs一般应用于直流电路或数字信号，双向tvs适用于交流电路或模拟信号。如图5左图所示，单向tvs的正向特性与普通二极管相同，反向击穿拐点处近似“直角”的击穿为典型的pn结雪崩。从击穿点到箝位电压值所对应的曲线段表明，当有瞬时过压脉冲时，tvs的电流急骤增加而反向电压则上升到箝位电压值，并保持在这一水平上，而正向导通电压视pn结材料而定，tvs硅材质一般在0.8v至0.9v左右，正向导通后，其电流也呈现指数级增长，正向电压并维持在箍位电压值。如图5右图所示，双向tvs的i-v特性曲线如同两只单向tvs“背靠背”组合，其正反两个方向都具有相同的雪崩击穿特性和箝位特性，一旦加在它两端的干扰电压超过箝位电压就会立刻被抑制掉，双向tvs在交流电路和模拟信号应用十分方便。
图5 单向tvs和双向tvs i-v曲线图
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