TVS管与ESD保护二极管在应用中的不同

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ESD 静电放电（Electro-Static discharge）

TVS 瞬变电压抑制二极管（Transient Voltage Suppressors）

TVS管和ESD管的区别是：工作原理是一样的，但功率和封装是不一样的；ESD主要是用来防静电，防静电就要求电容值低；TVS就做不到这一点，TVS的电容值比较高。

瞬态二极管（Transient Voltage Suppressor）简称TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件。

当TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，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，免受各种浪涌脉冲的损坏。

静电放电即ESD（Electro-Static discharge），是指具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移。

ESD是20世纪中期以来形成的以研究静电的产生、危害及静电防护等的学科，因此，国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD。

TVS瞬态电压抑制
这里不论TV(瞬态电压)是如何产生的,比如直接或者间接的雷击,静电放电,大容量的负载投切等因素导致的浪涌.电压从几伏到几十千伏甚至更高.

ESD静电放电保护
这里的ESD主要是三种模型所表述.

其中主要应用是HBM 和 MM,简单说,就是人或者设备对器件放电(静电),但是器件不能损坏.

原理是一样的,但根据功率和封装来分就不一样.
ESD和TVS比较的话,要看用在那些用途上,像ESD主要是用来防静电,防静电就要求电容值低,一般是1--3.5PF之间为最好.而TVS就做不到这一点,TVS的电容值比较高.

通过分别对其进行符合IEC61000-4-2标准的+/-8KV接触放电,分析捕获的IEC波型可以得知,TVS保护性能强过贴片压敏很多倍.

压敏电阻采用物理吸收原理,每经过一次ESD事件,材料就会受到一定物理损伤,形成永久性的漏电通道,而TVS是采用的半导体钳位原理,在经历ESD事件时,瞬间将能量传递出去,对器件本身并无影响.

他们应用的场合不同,TVS一般用于处级和次级保护,而ESD主要用于板级保护．

选择TVS一般是看器件的功率和封装,ESD器件一般看中的是它的ESD rating (HBM/MM)和IEC61000-4-2的LEVEL,高速的USB和I/O很重视它的容值。

TVS管有两个引脚，是两脚器件；而ESD抑制二极管有三个引脚，是三脚器件。ESD抑制二极管两个二极管串起来后，引出三根引脚。

TVS主要用在电源输入端起到防浪涌的作用，瞬间吸收浪涌电流对后级电路起到保护作用。ESD二极管的正负接在电源引脚，公共端接在被保护引脚上起到释放静电的作用。

瞬态抑制二极管

瞬态抑制二极管是一种限压型的过压保护器件，也叫TVS，以pS级的速度把过高的电压限制在一个安全范围之内，从而起到保护后面电路的作用。

TVS的响应时间可以达到ps级，是限压型浪涌保护器件中最快的。用于电子电路的过电压保护时其响应速度都可满足要求。TVS管的结电容根据制造工艺的不同，大体可分为两种类型，高结电容型TVS一般在几百～几千pF的数量级，低结电容型TVS的结电容一般在几pF～几十pF的数量级。一般分立式TVS的结电容都较高，表贴式TVS管中两种类型都有。在高频信号线路的保护中，应主要选用低结电容的TVS管。

瞬态电压抑制二极管(TVS)又叫钳位二极管，是目前国际上普遍使用的一种高效能电路保护器件，它的外型与普通二极管相同，但却能吸收高达数千瓦的浪涌功率，它的主要特点是在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，其工作阻抗立即降至极低的导通值，从而允许大电流通过，同时把电压钳制在预定水平，其响应时间仅为10-12毫秒，因此可有效地保护电子线路中的精密元器件。

瞬态电压抑制二极管允许的正向浪涌电流在TA＝250C，T＝10ms条件下，可达50～200A。双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压钳制到预定水平，双向TVS适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等，是一种理想的保护器件。耐受能力用瓦特(W)表示。

瞬态电压抑制二极管的分类

瞬态电压抑制二极管可以按极性分为单极性和双极性两种，按用途可分为各种电路都适用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件。如：各种交流电压保护器、 4~200mA电流环保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。若按封装及内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列（适用多线保护）、贴片式、组件式和大功率模块式等。

瞬态电压抑制二极管的应用

目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/ 直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表（电度表）、RS232/422/423/485、 I/O、LAN、ISDN 、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。

瞬态电压抑制二极管的特点

（1）将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。

（2）静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲，并能持续10ms；而一般的TTL器件，遇到超过30ms的10V脉冲时，便会导至损坏。利用TVS二极管，可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰（Crosstalk）。

（3）将TVS二极管放置在信号线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。

瞬态电压抑制二极管特性：说明：

VBR：崩溃电压@IT- TVS瞬间变为低阻抗的点

VRWM：维持电压-在此阶段TVS为不导通之状态

VC：钳制电压@iPP -钳制电压约略等于1.3*VBR VF：正向导通电压@IF -正向压降

IR：逆向漏电流＠VRWM

IT：崩溃电压之测试电流

IPP：突波峰值电流

IF：正向导通电流

ESD静电防护二极管

“ESD静电管”这种称呼不符合专业术语，只能简单理解为用于ESD静电保护的二极管称之为ESD静电管。

高速输入/输出端口要求使用电容小的ESD保护器件，尽量保持信号质量不会下降。选用的器件应当适合高速数据传输线路和无线电频率数据线路，能够经受无数次的ESD瞬变电压。要符合RoHS 和IEC61000-4-2的要求，电容要小，触发电压要低，响应时间要短，这些也是ESD保护器件的重要特性。

TVS吸收能量大，反映慢，适合浪涌防护，ESD二极管吸收能力小，但反应速度快，适合静电场合。

ESD 静电二极管并联于电路中，当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作，当电路出现异常过压并达到其击穿电压时，它迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在一个安全水平之内，从而保护被保护被保护IC或线路；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。

1、ESD 静电二极管使用时是并联在被保护电路上，正常情况下对线路的工作不应产生任何的影响；

2、击穿电压 VBR 的选择：ESD 静电二极管的击穿电压应大于线路最高工作电压 Um 或者信号电平的最大电压值；

3、脉冲峰值电流 IPP 和最大箝位电压 VC 的选择：ESD 静电二极管使用时，要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择 IPP 合适的型号。要注意的是，此时的最大箝位电压 VC 应不大于被保护芯片所能耐受的最大峰值电压；

4、用于信号传输电路保护时，一定要注意所传输信号的频率或传输速率，当信号频率或传输速率较高时，应选用低电容系列的管子。

5、要采用 Array 式的 ESD 保护组件，这样才可以用最少的组件数来缩小 PCB 的空间及降低 PCB 的寄生阻抗;

6、ESD 保护组件的线路电容要够低，如 USB2.0 需要用小于3pF， USB3.0 需要用小于0.3pF，10/100M LAN 需要用小于3pF 的ESD保护元件;

7、ESD 保护元件的箝制电压必须要够低，才能使系统在ESD发生时还能不受干扰地运作，至于要多低的箝制电压才够，则要看系统的噪声免疫能力而定。

ESD保护二极管，是一种有效的防静电保护器件，在电子行业中，ESD静电防护的最终目的是：在电子元器件、组件和设备的制造过程中，通过一定的静电防护措施，抵御ESD静电的破坏性来保障产品的正常运行。ESD静电保护二极管，与传统的静电防护器件相比，其优越性更加显著:

1）超快响应时间，小于1ns

2）超低电容值，小于0.05p

3）超低漏电流，小于0.1nA

4）超耐用，有效动作大于40万次

5）符合IEC61000-4-2行业标准