TVSダイオードまとめ
TVSダイオードについてのまとめを行う。
勉強をしたら、ツイッターやブログなどでアウトプットを行うこと。
TVSダイオードとは
外部端子から侵入する静電気などのサージ電圧(過渡的な電圧)から回路や素子を保護したり、ICの誤作動を防止するダイオードです。 ツェナーダイオードの一種です。
ツェナーダイオードは、電流が変化しても電圧が一定であるという特長を利用して定電圧回路に使用されたり、サージ電流や静電気からICなどを守る保護素子として使用されます。特徴として、一般的なダイオードは順方向で使用するのに対して、ツェナーダイオードは逆方向で使用されます。逆方向での降伏電圧のことをツェナー電圧 (VZ)、その時の電流値のことをツェナー電流 (IZ) といいます。
ブレークダウンとは
逆方向に電圧を印加しても微小な電流しか流れませんが、逆電圧をどんどん増加させていくと、ある限界電圧以上で急激に大きな電流が流れます。この現象を逆電圧降伏(ブレークダウン)といいます。
降伏電圧(ブレークダウン電圧:VBR)とは
降伏が始まる電圧のことを降伏電圧(ブレークダウン電圧)といいます。
クランプ電圧(最大ブレークダウン電圧:Vc)とは
定格のピークパルス電流によって生じるブレークダウン電圧値のことです。
ただ、TVSのブレークダウン電圧は1mAや10mAといった非常に小さい電流を用いて測定されるので、その値は、実際のアプリケーション条件下とは異なります。そのため、半導体メーカーは、大電流を流した場合の標準または最大ブレークダウン電圧をクランプ電圧として示しています。
スタンドオフ電圧(VR)とは
スタンドオフ電圧は、TVSがブレークダウン状態に移行する直前の最大電圧である。
通常の状態では作動しない、回路内の保護素子の重要なパラメータです。
https://gyazo.com/3c243daaa608c001239be845e16338b1
https://gyazo.com/e654e20c538613b42bbc9951190e8d59
TVSダイオードは何故必要なのか。
静電気などの過渡的な電圧が回路に印嫁した際に、回路の保護をすることができる。
TVSダイオード以外に、バリスタなどの対策素子もあるが、TVSダイオードの方が耐久度が高い。
TVSダイオードに求められる性能としては、下記4つがある。
低いダイナミック抵抗
低用量
耐久性(高い電流定格、電力)
低いクランプ電圧
TVSダイオードの選び方(どういう所に、どんなものを使ったらいいか)
ブレークダウン電圧:通常使用時に電圧降下しないように、通常で使用される電圧より、高いブレークダウン電圧を持つものを使用する。
コモンモード電圧要件が課される場合、送信ノードと受信ノードのGND基準の間に大きな電位差がある場合、コモン電圧仕様の双方向TVSダイオードが必要になる。
サージ・パルスのエネルギーを吸収する能力のあるTVSダイオードを選択する。
温度上昇に伴い、電力定格の低下するため、ディレーティングを満たすものを選定する。
単方向TVSダイオードと双方向TVSダイオードの違いhttps://gyazo.com/0d7b07ec654eec13022160fed9146491
単方向TVSダイオードのブレークダウン電圧が負の電圧しかないのに比べて、双方向TVSダイオードのブレークダウン電圧は、負と対照的な正の方にも大きく取られている。(下記図参照)
大部分の回路では、単方向TVSダイオードをGNDに接続して使うが、DC電源やICロジック保護等の時に、負の過電圧からの保護のため、双方向TVSダイオードが使われたり、又は双方向の性質を持つチップバリスタの置換として使用される。
https://gyazo.com/0d7b07ec654eec13022160fed9146491
SMBJ17CA - SMBJ シリーズの場合
参考:
最大定格
Pppm:600W (過渡、パルス時)
Pd:5W (直流)
TJ:150℃
Vr:17V
Vbr:0.085%/℃
IEC-61000-4-2 ESD 15kV(空気)、8kV(接触)
IEC 61000-4-2(IEC801-2)に準拠したデータラインの ESD 保護
IEC 61000-4-4(IEC801-4)に準拠したデータラインの EFT 保護
https://gyazo.com/edf70906bfe25456743a52253a55dcedhttps://gyazo.com/15eea6213cbb01859d729b69dd8608cf
参考:
https://www.youtube.com/watch?v=fE5gqQS8CXc
TVSダイオードとは
TVSダイオードに求められる4つの性能について説明せよ。
また、その理由を答えられると尚良い。
単方向TVSダイオードと双方向TVSダイオードの違いについて説明せよ。
TVSダイオードの選び方(どういう所に、どんなものを使ったらいいか)について説明せよ。
ブレークダウンについて説明せよ。
降伏電圧(ブレークダウン電圧:VBR)について説明せよ。
クランプ電圧(最大ブレークダウン電圧:Vc)について説明せよ
スタンドオフ電圧(VR)について説明せよ