422器件与lvds接收器的区别_TVS管与ESD保护二极管的区别

ESD 静电放电(Electro-Static discharge)

TVS 二极管压抑制二极管(Transient Voltage Suppressors)

TVS管和ESD管道的区别在于：工作原理相同，但功率和包装不同；ESD主要用于防静电，要求电容值低；TVS这样做不到，TVS电容值较高。

瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor)简称TVS，是二极管形式的高效保护装置。

当TVS 当二极管的两极受到反向瞬态高能冲击时，它 两极之间的高阻抗可以以10负12次方秒的速度变为低阻抗，吸收数千瓦的浪涌功率，使两极之间的电压位于预定值，有效保护电子线路中的精度元 免受各种浪涌脉冲损坏的装置。

静电放电即ESD(Electro-Static discharge)，是指由不同静电位的物体相互接近或直接接触引起的电荷转移。

ESD它是自20世纪中期以来研究静电产生、危害和静电保护的学科。因此，国际上使用静电保护设备的习惯统称为ESD。

TVS瞬态电压抑制
这里不论TV(瞬态电压)是如何产生的，如直接或间接雷击、静电放电、大容量负载切割等。.电压从几伏到几十千伏甚至更高.

ESD静电放电保护
这里的ES三种模型主要表达.
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.
典型的HBM CLASS 1C模型规定充电10000V-2000V的100pF电容器通过1500欧姆的电阻放电器件.
MM模型比人体模型更能量.电容是200pF,电压在200-400之间，但没有串联电阻.
典型的人体模型放电，峰值电流小于0.75A,时间150ns
典型的机器模型放电，峰值电流小于8A,时间5ns
典型的雷击浪涌(用于电力线入线TVS)峰值电流3000A,时间20us

原理是一样的，但根据功率和包装不同.
ESD和TVS比较一下，要看用在哪些用途上，比如ESD主要用于防静电，要求电容值低，一般为1-3.5PF之间为最好.而TVS这样做不到，TVS电容值较高.

分别符合IEC61000-4-2标准的 /-8KV接触放电，分析捕获IEC可以知道波型，TVS保护性能比贴片强很多倍.

压敏电阻采用物理吸收原理，每次经过一次ESD在事件中，材料会受到一定的物理损坏，形成永久性的泄漏通道，TVS采用半导体钳位原理，经验丰富ESD事件发生时，能量瞬间传递，对设备本身没有影响.
它们的应用场合不同，TVS一般用于处级和次级保护，ESD主要用于板级保护。

选择TVS一般看装置的功率和包装，ESD器件一般看中它ESD rating (HBM/MM)和IEC61000-4-2的LEVEL,高速的USB和I/O非常重视它的容值。

我们经常看到的esd保护电路如下图所示：

TVS管道有两个引脚，是两脚器件；和ESD抑制二极管有三个引脚，即三脚装置。ESD抑制两个二极管串在一起后，引出三个引脚。电路符号如下图所示。

TVS主要用于电源输入端防浪涌，瞬间吸收浪涌电流保护后电路。ESD二极管的正负连接在电源引脚上，公共端连接在受保护引脚上释放静电。

二极管瞬态抑制

瞬态抑制二极管是一种限压过压保护装置，又称TVS，以pS水平速度将过高的电压限制在安全范围内，从而保护后电路。

TVS可以达到响应时间ps是限压浪涌保护装置中最快的。电子电路过电压保护时，响应速度可满足要求。TVS根据不同的制造工艺，管道的结电容一般可分为两种类型：高结电容TVS一般几百~几千pF低结电容型的数量级TVS结电容一般在几个pF～几十pF的数量级。一般分立式TVS结电容高，表贴式TVS管中有两种类型。在高频信号线路的保护中，应主要选用低结电容的TVS管。

二极管的瞬态电压抑制(TVS)钳位二极管又称钳位二极管，是世界上广泛使用的高效电路保护装置。它的外观与普通二极管相同，但能吸收数千瓦的浪涌功率。其主要特点是在反向应用条件下，当承受高能量大脉冲时，其工作阻抗立即降低到极低的导通值，允许大电流通过，并将电压控制在预定水平，其响应时间仅为10-12毫秒，可有效保护电子线路中的精密元件。

瞬态电压抑制二极管允许的正浪涌电流TA＝250C，T＝10ms可达50~2000A。双向TVS瞬时大脉冲功率可以在正反两个方向吸收，电压可以装配到预定水平，双向TVS单向交流电路TVS一般用于直流电路。可用于防雷、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等，是理想的保护装置。瓦特的耐受性(W)表示。

二极管主抑制二极管态电压抑制

(1)击穿电压V(BR)

在被击穿的区域内，在规定的试验电流中I(BR)接下来，测量装置两端的电压称为击穿电压，在这一区域内，二极管成为低阻抗

(2)最大反向脉冲峰值电流IPP

最大脉冲峰值电流允许在规定的脉冲条件下通过。IPP最大钳位电压VC(MAX)乘积是瞬态脉冲功率的最大值。

正确选择使用时TVS，使额定瞬态脉冲功率PPR大于被保护装置或线路可能出现的最大瞬态浪涌功率。

瞬态电压抑制二极管分类

瞬态电压抑制二极管可根据极性分为单极性和双极性，根据用途可分为各种电路和特殊电路。例如：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、电话保护器等。根据包装和内部结构，可分为轴向导线二极管和双列直插TVS阵列(适用于多线保护)、贴片、组件和大功率模块。

应用瞬态电压抑制二极管

目前已广泛应用于计算机系统、通信设备、交/ 直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器(电表)RS232/422/423/485、 I/O、LAN、ISDN 、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字相机保护、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、工控电路、继电器、接触器噪声抑制等。

瞬态电压抑制二极管的特性

(1)将TVS在信号和电源线上添加二极管可以防止微处理器或单片机因静电放电效应、交流电源浪涌、开关电源噪声等瞬时脂肪冲洗而失效。

(2)静电放电效应能释放超过1万V、60A上述脉冲可持续10次ms；而一般的TTL遇到30多个装置ms的10V脉冲会导致损坏。TVS二极管能有效吸收会损坏设备的脉冲，消除总线之间开关引起的干扰(Crosstalk)。

(3)将TVS放置在信号线和接地间的二极管可以避免不必要的噪声影响数据和控制总线。

瞬态电压抑制二极管的选择技巧

(1)确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、额定标准电压和高端容量。

(2)TVS额定反向关闭VWM应大于或等于受保护电路的最大工作电压。如果选择VWM如果设备泄漏电流过大，设备可能进入雪崩或影响电路的正常运行。串行连接分电压，并行连接分电流。

(3)TVS最大钳位电压VC损坏电压应小于受保护电路。

(4)在规定的脉冲持续时间内，TVS脉冲功耗的最大峰值PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大钳位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。

(5)对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。

(6)根据用途选择TVS极性和包装结构。交流电路采用双极性TVS合理选择多线保护；TVS阵列更有利。

(7)考虑温度。-55℃～ 150℃之间工作。如果需要TVS由于其反向泄漏电流，在变化的温度下工作ID功耗随增加而增加；TVS 从 25℃～ 175℃，线性下降约50%，雨击穿电压VBR按一定的系数增加温度。因此，必须考虑温度变化对其特性的影响，查阅相关产品数据。

处理瞬时脉冲损伤元件的最佳方法是将瞬时电流从感应元件电流。TVS电路板上的二极管与受保护线并联，当电压超过电路正常工作电压时，TVS二极管产生雪崩，为瞬时电流提供超低电阻通路。因此，瞬时电流通过二极管打开，避免受保护元件，并在电压恢复正常之前保持受保护电路的截止电压。脉冲瞬时结束后，TVS二极管自动恢复高阻状态，整个电路进入正常电压。多次冲击后，许多元件的参数和性能都会退化，只要工作在有限的范围内，二极管就不会损坏或退化。

从以上过程可以看出，在选择中TVS二极管时，必须注意以下参数的选择：

1. 最小击穿电压VBR和击穿电流I R 。VBR是TVS最小击穿电压为25℃时，低于此电压TVS没有雪崩。当TVS流过规定的1mA电流(IR )时，加于TVS两极的电压最小击穿电压V BR 。按TVS的VBR与标准值的离散程度可以控制VBR分为5%和10%。对于5％的VBR来说，V WM =0.85VBR；对于10％的VBR来说，V WM =0.81VBR。为了满足IEC61000-4-2国际标准，TVS必须达到二极管处理最小8kV(接触)和15kV(空气)的ESD冲击，部份半导体厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。对于某些有特殊要求的可携设备应用，设计者可以依需要挑选元件。

2.最大反向漏电流ID和额定反向切断电压VWM。VWM是二极管在正常状态时可承受的电压，此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压，否则二极管会不断截止回路电压；但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近，这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁。当这个额定反向切断电压VWM加于TVS的两极间时它处于反向切断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。

3.最大钳位电压VC和最大峰值脉冲电流I PP 。当持续时间为20ms的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压为VC。V C 、IPP反映了TVS的突波抑制能力。VC与VBR之比称为钳位因子，一般在1.2~1.4之间。VC是二极管在截止状态提供的电压，也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压，它不能大于被保护回路的可承受极限电压，否则元件面临被损伤的危险。

4. Pppm额定脉冲功率，这是基于最大截止电压和此时的峰值脉冲电流。对于手持设备，一般来说500W的TVS就足够了。最大峰值脉冲功耗PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功耗值。在特定的最大钳位电压下，功耗PM越大，其突波电流的承受能力越大。在特定的功耗PM下，钳位电压VC越低，其突波电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且，TVS所能承受的瞬态脉冲是不重覆的，元件规定的脉冲重覆频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01％。如果电路内出现重覆性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，有可能损坏TVS。

5. 电容器量C。电容器量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使讯号衰减。因此，C是数据介面电路选用TVS的重要参数。电容器对于数据/讯号频率越高的回路，二极管的电容器对电路的干扰越大，形成噪音或衰减讯号强度，因此需要根据回路的特性来决定所选元件的电容器范围。高频回路一般选择电容器应尽量小(如 LCTVS、低电容器TVS，电容器不大于3pF)，而对电容器要求不高的回路电容器选择可高于40pF。

瞬态电压抑制二极管特性曲线：

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

单向TVS二极管特性曲线

双向TVS二极管特性曲线

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，业界也没有这种称呼。

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，取代了以往的压敏电阻、TVS瞬态抑制二极管，成为了电子行业紧俏、流行的静电保护器件。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

本文引用转载了:

《分析为何TVS管可以防护ESD静电的损坏？》——CSDN

《TVS管与ESD保护二极管的区别》——百度文库

《ESD 静电二极管选型技巧》——百度文库