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一種用于保護電子設備免受瞬態電壓沖擊的半導體器件

時間:2025-11-25 15:45:14來源:21ic電子網

導語:?雙向TVS(Transient Voltage Suppressor)是一種用于保護電子設備免受瞬態電壓沖擊的半導體器件。雙向TVS管具有雙向導電特性,可以同時對正向和負向的瞬態電壓進行保護。本文將介紹雙向TVS管的測量方法。

  外觀檢查是雙向TVS管測量的第一步,主要目的是檢查器件的外觀是否完好,有無損壞、裂紋、變形等現象,以確保器件的可靠性。

  (1)目測:用肉眼觀察雙向TVS管的外觀,檢查是否有裂紋、變形、燒毀等現象。

  (2)放大鏡檢查:使用放大鏡觀察器件的細節,如引腳是否彎曲、焊接是否牢固等。

  (3)X光檢查:對于封裝較大的雙向TVS管,可以使用X光檢查內部結構,以確保內部無損壞。

  (1)檢查時應在良好的光線下進行,以確保觀察的準確性。

  (2)對于表面有污漬或油污的器件,應先進行清潔處理。

  (3)檢查時應注意不要用手直接觸摸器件,以免造成靜電損傷。

  電氣參數測試是雙向TVS管測量的重要環節,主要目的是測試器件的電氣特性,如擊穿電壓、漏電流、電容等,以確保器件的性能符合要求。

  TVS(Transient Voltage Suppressor)二極管,即瞬態抑制二極管,是一種用于保護電子設備免受瞬態過電壓(如雷擊、靜電放電等)損害的重要元件。判斷TVS二極管的好壞,通常需要從外觀檢查、電氣特性測試以及實際應用表現等多個方面進行綜合評估。以下是對如何判斷TVS二極管好壞的介紹:

  1 過電應力

  當瞬態脈沖能量超過 TVS 所能承受能量時會引起 TVS 器件過電應力損傷,特別是當瞬態脈沖能量達到 TVS 所能承受能量的數倍時會直接導致 TVS 器件過電應力燒毀,失效模式表現為短路。過電應力短路失效的 TVS 芯片在掃描電鏡下觀察,可發現 pn 結表面邊緣的熔融區域或體內硅片的上表面和下表面的黑斑。

  試驗表明,發生在結表面邊緣過電應力短路失效通常是由持續時間極短(ns 級)的高能量瞬態脈沖所致,例如:EMP、

  產生的脈沖;體內過電應力失效通常是由持續時間稍長(μs 級以上)高能量脈沖所致,例如:電快速瞬變,雷電產生的脈沖。如果高能量瞬態脈沖持續時間介于 ns 級和 μs 級之間,則短路可能發生在結邊緣表面,也可能發生在體內。這一結果可通過熱傳導速率、硅和電極金屬的熔融溫度得到解釋。pn 結邊緣到熱沉的傳熱路徑比體內長,傳熱較體內慢,因此結邊緣溫度比體內高。持續時間極短(ns 級)的高能量瞬態脈沖使邊緣溫度急劇升高,導致邊緣熱擊穿而燒毀。而持續時間較長(μs 以上)脈沖使邊緣熱量有足夠的時間傳至芯片周圍。隨著芯片溫度的升高,芯片中心周圍產生熔融通道。當熔融從芯片的一表面延伸到另一表面時,硅片溫度超過1400 ℃,處于熔融和非晶狀態,成為導體,形成導電通路,使芯片短路。如果脈沖持續時間達到ms 級,例如,雷電產生的脈沖,還會使鉛錫焊料達到700 ℃以上而發生熔融。

  (1)擊穿電壓測試:使用高精度的直流電源和電壓表,對雙向TVS管施加逐漸增大的電壓,直到器件擊穿。記錄擊穿電壓值,與器件規格書進行對比。

  (2)漏電流測試:在擊穿電壓下,使用微安表測量雙向TVS管的漏電流,與器件規格書進行對比。

  (3)電容測試:使用電容表測量雙向TVS管的電容值,與器件規格書進行對比。

  (1)測試前應確保測試設備精度高、穩定性好。

  (2)測試時應嚴格按照器件規格書的要求進行。

  (3)測試過程中應注意安全,避免觸電等危險。

  耐壓測試是檢驗雙向TVS管在高電壓沖擊下能否正常工作的測試方法,主要目的是評估器件的耐壓性能。

  (1)正向耐壓測試:使用直流電源對雙向TVS管施加正向電壓,逐漸增大電壓值,直到器件擊穿或達到規定的最大測試電壓。

  (2)反向耐壓測試:使用直流電源對雙向TVS管施加反向電壓,逐漸增大電壓值,直到器件擊穿或達到規定的最大測試電壓。

  (1)測試前應確保測試設備精度高、穩定性好。

  (2)測試時應嚴格按照器件規格書的要求進行。

  (3)測試過程中應注意安全,避免觸電等危險。

  反向恢復時間測試是評估雙向TVS管在經歷正向導通后,恢復到截止狀態所需時間的測試方法,主要目的是評估器件的響應速度。雙向瞬變抑制二極管(Bidirectional Transient Voltage Suppressor,簡稱TVS)是一種用于保護電子設備免受電壓瞬變影響的半導體器件。它具有快速響應、高可靠性和低漏電流等特點,廣泛應用于電源、信號線、數據線等電路中。本文將介紹雙向瞬變抑制二極管的檢測方法。雙向瞬變抑制二極管是一種具有雙向導電特性的半導體器件。當外加電壓超過其額定電壓時,TVS會迅速導通,將瞬態電壓限制在安全范圍內,從而保護電路不受損害。當外加電壓恢復正常后,TVS會迅速恢復到截止狀態,不影響電路的正常工作。

  在檢測雙向瞬變抑制二極管之前,需要了解其主要參數,包括:

  (1)最大脈沖功率(Pp):TVS能夠承受的最大脈沖功率,單位為瓦特(W)。

  (2)反向工作電壓(Vrwm):TVS在反向工作狀態下的電壓,單位為伏特(V)。

  (3)擊穿電壓(Vbr):TVS從截止狀態到導通狀態的電壓,單位為伏特(V)。

  (4)最大電流(Imax):TVS能夠承受的最大電流,單位為安培(A)。

  (5)電容(Cj):TVS的寄生電容,單位為皮法拉(pF)。

  檢測雙向瞬變抑制二極管的好壞,主要有以下幾種方法:(1)外觀檢查首先,對TVS的外觀進行檢查,看是否有裂紋、破損、燒毀等異常現象。如果外觀存在明顯缺陷,說明TVS可能已經損壞。(2)萬用表檢測使用萬用表檢測TVS的正反向電阻。將萬用表調至二極管測量檔,分別測量TVS的正向和反向電阻。正常情況下,TVS的正向電阻較小,反向電阻較大。如果正反向電阻都很大或很小,說明TVS可能已經損壞。(3)電容表檢測使用電容表檢測TVS的寄生電容。將電容表調至適當的量程,測量TVS的兩端。正常情況下,TVS的寄生電容應與規格書中的值相近。如果寄生電容值與規格書相差較大,說明TVS可能存在問題。

  (4)示波器檢測使用示波器檢測TVS的響應時間。將示波器的探頭連接到TVS的兩端,觸發源選擇外部觸發,觸發電平設置為TVS的擊穿電壓。然后給TVS施加一個脈沖電壓,觀察示波器上的波形。正常情況下,TVS的響應時間應在納秒級別。如果響應時間較長,說明TVS的性能可能下降。(5)瞬態脈沖測試使用瞬態脈沖發生器對TVS進行測試。將瞬態脈沖發生器的輸出連接到TVS的兩端,設置脈沖電壓和脈沖寬度。然后給TVS施加瞬態脈沖,觀察TVS的響應情況。正常情況下,TVS應能迅速導通并限制瞬態電壓。如果TVS不能迅速導通或瞬態電壓超過安全范圍,說明TVS可能已經損壞。

  (6)溫度測試對TVS進行溫度測試,檢查其在不同溫度下的穩定性。將TVS置于高溫或低溫環境下,使用示波器或瞬態脈沖發生器對其進行測試。正常情況下,TVS在不同溫度下的性能應保持穩定。如果TVS在高溫或低溫環境下性能下降,說明其穩定性較差。在選用雙向瞬變抑制二極管時,應遵循以下原則:(1)根據電路的額定電壓和最大電流選擇合適的TVS。(2)根據電路的信號類型和傳輸速率選擇合適的TVS,以避免信號失真。(3)根據電路的工作環境選擇合適的TVS,如溫度范圍、濕度等。(4)考慮TVS的封裝形式和安裝方式,以滿足電路的布局要求。

  在使用雙向瞬變抑制二極管時,應注意以下幾點:(1)確保TVS的額定電壓和最大電流滿足電路的要求。(2)避免TVS承受長時間的反向電壓,以免損壞其性能。(3)在TVS的兩端并聯一個適當大小的電阻,以限制瞬態電流,防止TVS損壞。(4)在TVS的兩端并聯一個適當大小的電容,以濾除高頻噪聲,提高電路的穩定性。

標簽: 半導體

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