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一種用于保護電子設(shè)備免受瞬態(tài)電壓沖擊的半導(dǎo)體器件

時間:2025-11-25 15:45:14來源:21ic電子網(wǎng)

導(dǎo)語:?雙向TVS(Transient Voltage Suppressor)是一種用于保護電子設(shè)備免受瞬態(tài)電壓沖擊的半導(dǎo)體器件。雙向TVS管具有雙向?qū)щ娞匦?,可以同時對正向和負向的瞬態(tài)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(xiàn)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(xiàn)象。

  (2)放大鏡檢查:使用放大鏡觀察器件的細節(jié),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(nèi)部結(jié)構(gòu),以確保內(nèi)部無損壞。

  (1)檢查時應(yīng)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(yīng)先進行清潔處理。

  (3)檢查時應(yīng)注意不要用手直接觸摸器件,以免造成靜電損傷。

  電氣參數(shù)測試是雙向TVS管測量的重要環(huán)節(jié),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(tài)抑制二極管,是一種用于保護電子設(shè)備免受瞬態(tài)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(yīng)用表現(xiàn)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(yīng)力

  當(dāng)瞬態(tài)脈沖能量超過 TVS 所能承受能量時會引起 TVS 器件過電應(yīng)力損傷,特別是當(dāng)瞬態(tài)脈沖能量達到 TVS 所能承受能量的數(shù)倍時會直接導(dǎo)致 TVS 器件過電應(yīng)力燒毀,失效模式表現(xiàn)為短路。過電應(yīng)力短路失效的 TVS 芯片在掃描電鏡下觀察,可發(fā)現(xiàn) pn 結(jié)表面邊緣的熔融區(qū)域或體內(nèi)硅片的上表面和下表面的黑斑。

  試驗表明,發(fā)生在結(jié)表面邊緣過電應(yīng)力短路失效通常是由持續(xù)時間極短(ns 級)的高能量瞬態(tài)脈沖所致,例如:EMP、

  產(chǎn)生的脈沖;體內(nèi)過電應(yīng)力失效通常是由持續(xù)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(chǎn)生的脈沖。如果高能量瞬態(tài)脈沖持續(xù)時間介于 ns 級和 μs 級之間,則短路可能發(fā)生在結(jié)邊緣表面,也可能發(fā)生在體內(nèi)。這一結(jié)果可通過熱傳導(dǎo)速率、硅和電極金屬的熔融溫度得到解釋。pn 結(jié)邊緣到熱沉的傳熱路徑比體內(nèi)長,傳熱較體內(nèi)慢,因此結(jié)邊緣溫度比體內(nèi)高。持續(xù)時間極短(ns 級)的高能量瞬態(tài)脈沖使邊緣溫度急劇升高,導(dǎo)致邊緣熱擊穿而燒毀。而持續(xù)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(chǎn)生熔融通道。當(dāng)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(tài),成為導(dǎo)體,形成導(dǎo)電通路,使芯片短路。如果脈沖持續(xù)時間達到ms 級,例如,雷電產(chǎn)生的脈沖,還會使鉛錫焊料達到700 ℃以上而發(fā)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(guī)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(guī)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(guī)格書進行對比。

  (1)測試前應(yīng)確保測試設(shè)備精度高、穩(wěn)定性好。

  (2)測試時應(yīng)嚴格按照器件規(guī)格書的要求進行。

  (3)測試過程中應(yīng)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(guī)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(guī)定的最大測試電壓。

  (1)測試前應(yīng)確保測試設(shè)備精度高、穩(wěn)定性好。

  (2)測試時應(yīng)嚴格按照器件規(guī)格書的要求進行。

  (3)測試過程中應(yīng)注意安全,避免觸電等危險。

  反向恢復(fù)時間測試是評估雙向TVS管在經(jīng)歷正向?qū)ê?,恢?fù)到截止狀態(tài)所需時間的測試方法,主要目的是評估器件的響應(yīng)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(shè)備免受電壓瞬變影響的半導(dǎo)體器件。它具有快速響應(yīng)、高可靠性和低漏電流等特點,廣泛應(yīng)用于電源、信號線、數(shù)據(jù)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?qū)щ娞匦缘陌雽?dǎo)體器件。當(dāng)外加電壓超過其額定電壓時,TVS會迅速導(dǎo)通,將瞬態(tài)電壓限制在安全范圍內(nèi),從而保護電路不受損害。當(dāng)外加電壓恢復(fù)正常后,TVS會迅速恢復(fù)到截止狀態(tài),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(shù),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(tài)下的電壓,單位為伏特(V)。

  (3)擊穿電壓(Vbr):TVS從截止狀態(tài)到導(dǎo)通狀態(tài)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?,F(xiàn)象。如果外觀存在明顯缺陷,說明TVS可能已經(jīng)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(diào)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(jīng)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(diào)至適當(dāng)?shù)牧砍蹋瑴y量TVS的兩端。正常情況下,TVS的寄生電容應(yīng)與規(guī)格書中的值相近。如果寄生電容值與規(guī)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(yīng)時間。將示波器的探頭連接到TVS的兩端,觸發(fā)源選擇外部觸發(fā),觸發(fā)電平設(shè)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(yīng)時間應(yīng)在納秒級別。如果響應(yīng)時間較長,說明TVS的性能可能下降。(5)瞬態(tài)脈沖測試使用瞬態(tài)脈沖發(fā)生器對TVS進行測試。將瞬態(tài)脈沖發(fā)生器的輸出連接到TVS的兩端,設(shè)置脈沖電壓和脈沖寬度。然后給TVS施加瞬態(tài)脈沖,觀察TVS的響應(yīng)情況。正常情況下,TVS應(yīng)能迅速導(dǎo)通并限制瞬態(tài)電壓。如果TVS不能迅速導(dǎo)通或瞬態(tài)電壓超過安全范圍,說明TVS可能已經(jīng)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(wěn)定性。將TVS置于高溫或低溫環(huán)境下,使用示波器或瞬態(tài)脈沖發(fā)生器對其進行測試。正常情況下,TVS在不同溫度下的性能應(yīng)保持穩(wěn)定。如果TVS在高溫或低溫環(huán)境下性能下降,說明其穩(wěn)定性較差。在選用雙向瞬變抑制二極管時,應(yīng)遵循以下原則:(1)根據(jù)電路的額定電壓和最大電流選擇合適的TVS。(2)根據(jù)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(jù)電路的工作環(huán)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(yīng)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(lián)一個適當(dāng)大小的電阻,以限制瞬態(tài)電流,防止TVS損壞。(4)在TVS的兩端并聯(lián)一個適當(dāng)大小的電容,以濾除高頻噪聲,提高電路的穩(wěn)定性。

標簽: 半導(dǎo)體

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