齐纳二极管,肖特基二极管,瞬态电压抑制二极管
普通二极管,齐纳二极管,肖特基二极管的符号:
瞬态电压抑制(TVS)二极管是一种特殊的齐纳二极管,其符号如下:
普通二极管
普通二极管由n类型 的半导体和p类型的半导体结合而成。
硅材料制成的二极管的正向正向导通电压为0.7V. 由于PN结存在耗尽区(depletion region), 其反向击穿电压要大于肖特基二极管。
普通二极管常被用在较高电压的全波整流和半波整流电路中。在一些应用中,利用二极管的0.7V正向导通电压的特性,在需要限制电压高于0.7V的电路中,也被用在钳位电路中。
齐纳二极管(Zener diode):
由高掺杂的P-N结制成。
当反向电压等于其击穿电压时,其电阻急剧下降。此时,尽管其反向电流发生了很大变化,其反向电压变化很小。因此,常利用其反向特性作为稳压二极管使用。
利用齐纳二极管的反向导通的恒压特性,齐纳二极管常被用作稳压电路用。
肖特基二极管(Schottky diode):
由金属-半导体结制成。金属-半导体结之间不存在耗尽区。
肖特基二极管的金属-半导体结的正向导通电阻很小,允许大的电流通过,导通电压较低,为0.3-0.7V. 反向漏电流大于常规PN结二极管。
反向恢复时间
当二极管由正向导通状态变为截至状态时,其正向导通电流会经过一段时间才能减小到为0. 这段时间被称为反向恢复时间,如下图
肖特基二极管的反向恢复时间很小。相比于标准二极管,齐纳二极管的反向恢复时间也较小。
肖特基二极管的低导通电压特性,使其常被应用在数字电路的与、或、非门电路中,在低压整流电路中,也常用其作为低压整流电路。
瞬态电压抑制(Transient Voltage Suppress,TVS)二极管
TVS管是一种特殊的齐纳二极管[3]。齐纳二极管常被用做稳压二极管,工作在反向导通区域。而TVS管常被用做ESD保护电路,通常当没有静电高压时,工作在反向截至区域,一旦有瞬时静电高压时,工作在反向导通区域。
具有纳秒级的快速响应的特性以及大的瞬时浪涌电流吸收能力,常用作静电放电(Electrical Statics Discharge, ESD)保护电路, 当电路接口上出现静电时,会产生瞬时高压,TVS二极管能够瞬间导通,吸收静电放电产生的能量,并将接口电路的电压钳位在某一范围内,保护内部电路不被高压击穿损坏[2]。
TVS管的参数指标有;
- 漏电流 I R \mathrm{I}_R IR:TVS管上的电压小于最大方向漏电压时的电流
- 最大反向漏电压 (Standoff Voltage, V r \mathrm{V}_r Vr):电流未发生显著增加的最小电压
- 击穿电压 (Breakdown Voltage , I B R \mathrm{I}_{BR} IBR):电流开始显著增加的电压
- 钳位电压(Clamping Voltage, V C \mathrm V_C VC):TVS管瞬时导通的电压
- 寄生电容:TVS管截至时表现出的并联电容
- 寄生电感:TVS管瞬时导通时,表现出的串联电感
- 能够吸收的能量:TVS管能够瞬时吸收的能量
上图摘自Littelfuse[4]
参考文献:
[1]. 二极管知识 https://www.hnhcart.com/blogs/active-components/difference-between-general-diode-schottky-diode-and-zener-diode
[2]. Digikey二极管介绍 https://forum.digikey.com/t/difference-between-tvs-and-zener-diodes/515
[3]. Toshiba公司的二极管介绍 https://toshiba.semicon-storage.com/content/dam/toshiba-ss-v3/master/en/semiconductor/knowledge/e-learning/discrete/discrete-basic-chap2_en.pdf
[4].Littelfuse公司的二极管介绍 https://www.littelfuse.com/media?resourcetype=datasheets&itemid=620a3cb5-3282-4670-8b03-66f21bc75523&filename=littelfuse_tvs_diode_p6ke_datasheet.pdf
[5]. Vishay公司的二极管介绍 https://www.vishay.com/docs/49639/49639.pdf
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