华巨电子剖析:TVS与压敏电阻的那点“不同”


    ESD保护元件的作用是转移来自敏感元件的ESD应力,使电流流过保护元件而非敏感元件,同时维持敏感元件上的低电压;ESD保护元件还应具有低泄漏和低电容特性,不会降低电路功能;不会对高速信号造成损害,在多重应力作用下保护元件的功能不会下降。

  瞬态电压抑制器(TVS)压敏电阻和聚合物是近几年发展起来的几种专用ESD保护元件。其中前两种元件均采用电压钳位的方式进行保护,采用带导电粒子的聚合物则是采用消弧(crowbar)保护策略。压敏电阻和聚合物支持双向保护,但TVS可支持单向或双向保护。传统的压敏电阻虽然在成本上具有一定优势,但它存在的一个最大问题是体积太大,无法满足手持设备的封装要求。事实上,与压敏电阻相比,基于硅材料的TVS具有更好的钳制性能、更低的泄漏和更长的使用寿命。

  芯片在多重应力下仍然可保持强大的性能,而压敏电阻和聚合物则会随着使用次数的增多性能下降。TVS技术利用的是半导体的钳位原理,在经受瞬时高压时,会立即将能量释放出去,而压敏电阻采用的是物理吸收原理,因此每经过一次ESD事件,材料就会受到一定的物理损伤,形成无法恢复的漏电通道。TVS技术的原理就好像传统的打太极,可以轻松释放掉能量而不是直接与之对抗,器件本身不会受到损害,基本上没有寿命限制。而压敏电阻、聚合物材料在使用过程中同样存在磨损问题。

  从现场测试的TVS压敏电阻的钳制电压曲线来看,TVS器件可以在极短时间内将输入的大电压钳制到56伏的水平,而压敏电阻的曲线则下降得非常缓慢,并且无法达到TVS器件的效果。这表明TVS器件在响应时间和钳制性能方面均优于压敏电阻。

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