貼片壓敏電阻和TVS二極管用作過電壓保護部件。
這些產品的結構和制造方法完全不同,但作為靜電保護器件具有相似的性質。
因此,雖然在電路上都可以使用,但存在判斷不能使用貼片壓敏電阻的情況。
的確,由于其歷史背景,產品目錄和數據表中記載的不同項目很多,難以像電容器和其他通用部件那樣,僅靠紙上記載的規格進行特性的比較。
因此,在本報道中,明確壓敏電阻和二極管的不同之處,介紹可以進行二極管和壓敏電阻比較的數據。
結構
貼片壓敏電阻是主要以氧化鋅為基礎的陶瓷半導體產品。 主要采用下圖所示的積層結構,通過積層張數、層間的調整,可以控制擊穿電壓、靜電容量。 而TVS二極管是P型半導體和N型半導體結合而構成的,是硅基ESD防護器件。 在二極管中,也有使用Au絲等的情況。
圖2 貼片壓敏電阻
圖3 TVS二極管
對施加過電壓的反應速度
從盤型壓敏電阻等初期的壓敏電阻時的記憶中,壓敏電阻的反應速度慢,經常聽到這樣的話。 但是,如下圖所示,貼片壓敏電阻和TVS二極管對施加過電壓的反應速度一樣。 施加IEC61000-4-2 HBM +8kV后,在1ns以內達到峰值,400ns后施加在保護部件上的電壓值幾乎為0。
在控制器區域網絡(CAN)中使用貼片壓敏電阻和TVS二極管時的4個要點
為了保護CAN Tranceiver,在控制器區域網絡(CAN)中使用靜電保護部件。 在此介紹在CAN線上選定靜電保護部件時的要點。
大允許電路電壓
在控制器區域網絡(CAN)串行總線拓撲結構中,使用CANH、CANL信號后,可獲得顯性(dominant)和隱性(Recessive)的電平狀態。 顯性時,在CANH線上施加3.5V左右的電壓,靜電保護部件在此電壓時作為絕緣體發揮作用。 因此,在這次的情況下,需要選擇大允許電路電壓為3.5V以上的靜電保護部件。
此外,靜電保護部件的漏電流具有溫度依賴性,還需要考慮實際使用時的溫度環境。 下圖是典型的貼片壓敏電阻和TVS二極管的漏電流溫度特性。 隨著高溫的升高,漏電流會變大,但設計時使之低于50uA。
什么是貼片壓敏電阻?貼片壓敏電阻是指具有非線性伏安特性的電阻器件主要用于電路承受過壓時的電壓鉗位,吸收多馀的電流保護敏感器件。貼片壓敏電阻的電阻材料是半導體,是半導體電阻器的品種。現在大量使用的“氧化鋅”(ZnO)變阻器,其主要材料由二價元素鋅(Zn)和六價元素氧(O)構成。因此,從材料的角度來看,氧化鋅變阻器是“II-VI族氧化物半導體”。在中國臺灣,貼片壓敏電阻被稱為“突波吸收器”,也被稱為“電沖擊(浪涌)抑制器(吸收器)”。
貼片壓敏電阻是限壓型保護器件。利用貼片壓敏電阻的非線性特性,當過電壓出現在貼片壓敏電阻的兩極之間時,貼片壓敏電阻可以將電壓鉗位于相對固定的電壓值,實現后級電路的保護。貼片壓敏電阻的主要參數有:壓敏電壓、通流容量、結電容、響應時間等。
貼片壓敏電阻的響應時間為ns級,比氣體放電管快,比TVS管慢一點,一般用于電子電路的過電壓保護其響應速度可滿足要求。貼片壓敏電阻的結電容器一般在數百到數千Pf的數量范圍內,往往不應直接應用于高頻信號線路的保護,應用于交流電路的保護時,其結電容器大會增加漏電流,因此在設計保護電路時需要充分考慮。貼片壓敏電阻通流容量大,但小于氣體放電管。貼片壓敏電阻簡稱VDR,是對電壓敏感的非線性過電壓保護半導體部件。