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技術(shù)干貨 | TVS管及壓敏電阻的箝位電壓

點擊次數(shù):283 更新時間:2025-03-20
  在當(dāng)今電子設(shè)備高度集成的時代,電路保護(hù)顯得尤為重要。TVS管(瞬態(tài)電壓抑制二極管)和壓敏電阻作為一種高效的電路保護(hù)器件,被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中,用以吸收突波,抑制瞬態(tài)過電壓,從而保護(hù)后續(xù)電路免受損壞。而箝位電壓,作為TVS管和壓敏電阻的核心參數(shù)之一,直接關(guān)系到其保護(hù)性能的優(yōu)劣。
 
  箝位電壓的定義
 
  箝位電壓指瞬態(tài)保護(hù)器件(如TVS二極管、壓敏電阻)在遭遇過壓時,將電路電壓限制在安全范圍內(nèi)的峰值電壓值。例如,TVS二極管通過雪崩擊穿機(jī)制實現(xiàn)快速限壓,而壓敏電阻依靠非線性電阻特性吸收能量并限制電壓‌。
 
圖1 TVS管防護(hù)后級電路
 
  箝位電壓的測試條件
 
  一般的TVS管和壓敏電阻的數(shù)據(jù)手冊里,箝位電壓的測試條件為8/20μs或者10/1000μs電流波。在應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)方面,8/20μs測試‌符合‌IEC 61000-4-5‌對通信設(shè)備、消費電子的浪涌抗擾度要求,10/1000μs測試‌滿足‌UL 1449‌對電源端口防護(hù)器件的能量吸收標(biāo)準(zhǔn)。
 
箝位電壓的測試條件
測試條件的工程原理
 
  8/20μs波形測試‌:模擬短時高能量脈沖(如開關(guān)浪涌或感應(yīng)雷擊)。TVS二極管在此波形下響應(yīng)速度可達(dá)納秒級,動態(tài)電阻低至1Ω以下,理論上可維持箝位電壓穩(wěn)定性。動態(tài)電阻越低,箝位電壓隨電流上升的斜率越平緩,保護(hù)效果更穩(wěn)定;壓敏電阻則需關(guān)注正負(fù)波形偏差對能量積累的影響‌。
 
  ‌        10/1000μs波形測試‌:模擬長脈沖能量沖擊(如直擊雷)。壓敏電阻的能量耐量通過公式 W=1.4×I×Vc×T 計算,TVS二極管受限于峰值功率,需避免長時間過流導(dǎo)致過熱失效。
 
  測試箝位電壓的必要性與價值
 
  1.驗證器件性能
 
  箝位電壓需在規(guī)定的脈沖電流(如8/20μs或10/1000μs波形)下測試‌。通過實測數(shù)據(jù)可確認(rèn)其是否符合規(guī)格書標(biāo)稱值,降低因制造偏差導(dǎo)致防護(hù)失效‌風(fēng)險。
 
  2.評估能量耐受性‌
 
  8/20μs波形的能量集中于短時間高電流,而10/1000μs波形能量更大且持續(xù)時間長。測試可量化器件在兩種波形下的能量吸收能力(如TVS的Pppm參數(shù)),避免因能量超限導(dǎo)致器件失效‌。
 
  3.‌提升產(chǎn)品可靠性
 
  實際測試數(shù)據(jù)可暴露器件在一定條件下的性能差異。例如,部分TVS可能在8/20μs波形下表現(xiàn)優(yōu)異,但在10/1000μs波形中因散熱不足導(dǎo)致失效,測試可提前識別此類風(fēng)險。通過標(biāo)準(zhǔn)化測試,可提前暴露潛在風(fēng)險,保障設(shè)備壽命。
 
  廣電計量箝位電壓測試能力介紹
 
  廣電計量使用的設(shè)備具備能滿足不同應(yīng)用場景的需求,具有以下優(yōu)勢:
 
  1.電流范圍:0.5A~350A,適配從低功率信號線到高能電源線的全場景測試。
 
  2.電流波形:支持8/20μs(模擬雷擊)和10/1000μs(模擬長周期浪涌)兩種標(biāo)準(zhǔn)波形‌
 
  3.電壓范圍:0~750V,覆蓋消費電子、工業(yè)設(shè)備及新能源等領(lǐng)域需求。
 
  4. 高精度與可重復(fù)性:設(shè)備采用數(shù)字化控制與實時采樣技術(shù),確保箝位電壓測量誤差<±2%,并支持多脈沖連續(xù)測試,驗證器件的抗疲勞特性‌。
 
圖4 箝位電壓測試架設(shè)圖
 
圖5 測試波形圖
 
  廣電計量半導(dǎo)體服務(wù)優(yōu)勢
 
  ● 工業(yè)和信息化部“面向集成電路、芯片產(chǎn)業(yè)的公共服務(wù)平臺”。
 
  ● 工業(yè)和信息化部“面向制造業(yè)的傳感器等關(guān)鍵元器件創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化公共服務(wù)平臺”。
 
  ● 國家發(fā)展和改革委員會“導(dǎo)航產(chǎn)品板級組件質(zhì)量檢測公共服務(wù)平臺”。
 
  ● 廣東省工業(yè)和信息化廳“汽車芯片檢測公共服務(wù)平臺”。
 
  ● 江蘇省發(fā)展和改革委員會“第三代半導(dǎo)體器件性能測試與材料分析工程研究中心”。
 
  ● 上海市科學(xué)技術(shù)委員會“大規(guī)模集成電路分析測試平臺”。
 
  ● 在集成電路及SiC領(lǐng)域是技術(shù)能力第三方檢測機(jī)構(gòu)之一,已完成MCU、AI芯片、安全芯片等上百個型號的芯片驗證,并支持完成多款型號芯片的工程化和量產(chǎn)。
 
  ● 在車規(guī)領(lǐng)域擁有AEC-Q及AQG324服務(wù)能力,獲得了近50家車廠的認(rèn)可,出具近400份AEC-Q及AQG324報告,助力100多款車規(guī)元器件量產(chǎn)。
 
  ● 在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,獲委任為空間環(huán)境地面模擬裝置用戶委員會委員單位,建設(shè)了行業(yè)射頻高精度集成電路檢測能力,致力成為北斗導(dǎo)航芯片工程化量產(chǎn)測試的機(jī)構(gòu)。
 
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