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一種用于保護(hù)電子設(shè)備免受瞬態(tài)電壓沖擊的半導(dǎo)體器件
時(shí)間:2025-11-25 15:45:14來(lái)源:21ic電子網(wǎng)
外觀檢查是雙向TVS管測(cè)量的第一步,主要目的是檢查器件的外觀是否完好,有無(wú)損壞、裂紋、變形等現(xiàn)象,以確保器件的可靠性。
(1)目測(cè):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(xì)節(jié),如引腳是否彎曲、焊接是否牢固等。
(3)X光檢查:對(duì)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(wú)損壞。
(1)檢查時(shí)應(yīng)在良好的光線下進(jìn)行,以確保觀察的準(zhǔn)確性。
(2)對(duì)于表面有污漬或油污的器件,應(yīng)先進(jìn)行清潔處理。
(3)檢查時(shí)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(cè)試是雙向TVS管測(cè)量的重要環(huán)節(jié),主要目的是測(cè)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(hù)電子設(shè)備免受瞬態(tài)過(guò)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(cè)試以及實(shí)際應(yīng)用表現(xiàn)等多個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)估。以下是對(duì)如何判斷TVS二極管好壞的介紹:
1 過(guò)電應(yīng)力
當(dāng)瞬態(tài)脈沖能量超過(guò) TVS 所能承受能量時(shí)會(huì)引起 TVS 器件過(guò)電應(yīng)力損傷,特別是當(dāng)瞬態(tài)脈沖能量達(dá)到 TVS 所能承受能量的數(shù)倍時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致 TVS 器件過(guò)電應(yīng)力燒毀,失效模式表現(xiàn)為短路。過(guò)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(yàn)表明,發(fā)生在結(jié)表面邊緣過(guò)電應(yīng)力短路失效通常是由持續(xù)時(shí)間極短(ns 級(jí))的高能量瞬態(tài)脈沖所致,例如:EMP、
產(chǎn)生的脈沖;體內(nèi)過(guò)電應(yīng)力失效通常是由持續(xù)時(shí)間稍長(zhǎng)(μs 級(jí)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(shí)間介于 ns 級(jí)和 μs 級(jí)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(guò)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(zhǎng),傳熱較體內(nèi)慢,因此結(jié)邊緣溫度比體內(nèi)高。持續(xù)時(shí)間極短(ns 級(jí))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(shí)間較長(zhǎng)(μs 以上)脈沖使邊緣熱量有足夠的時(shí)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(shí),硅片溫度超過(guò)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(shí)間達(dá)到ms 級(jí),例如,雷電產(chǎn)生的脈沖,還會(huì)使鉛錫焊料達(dá)到700 ℃以上而發(fā)生熔融。
(1)擊穿電壓測(cè)試:使用高精度的直流電源和電壓表,對(duì)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(shū)進(jìn)行對(duì)比。
(2)漏電流測(cè)試:在擊穿電壓下,使用微安表測(cè)量雙向TVS管的漏電流,與器件規(guī)格書(shū)進(jìn)行對(duì)比。
(3)電容測(cè)試:使用電容表測(cè)量雙向TVS管的電容值,與器件規(guī)格書(shū)進(jìn)行對(duì)比。
(1)測(cè)試前應(yīng)確保測(cè)試設(shè)備精度高、穩(wěn)定性好。
(2)測(cè)試時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照器件規(guī)格書(shū)的要求進(jìn)行。
(3)測(cè)試過(guò)程中應(yīng)注意安全,避免觸電等危險(xiǎn)。
耐壓測(cè)試是檢驗(yàn)雙向TVS管在高電壓沖擊下能否正常工作的測(cè)試方法,主要目的是評(píng)估器件的耐壓性能。
(1)正向耐壓測(cè)試:使用直流電源對(duì)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(dá)到規(guī)定的最大測(cè)試電壓。
(2)反向耐壓測(cè)試:使用直流電源對(duì)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(dá)到規(guī)定的最大測(cè)試電壓。
(1)測(cè)試前應(yīng)確保測(cè)試設(shè)備精度高、穩(wěn)定性好。
(2)測(cè)試時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照器件規(guī)格書(shū)的要求進(jìn)行。
(3)測(cè)試過(guò)程中應(yīng)注意安全,避免觸電等危險(xiǎn)。
反向恢復(fù)時(shí)間測(cè)試是評(píng)估雙向TVS管在經(jīng)歷正向?qū)ê?,恢?fù)到截止?fàn)顟B(tài)所需時(shí)間的測(cè)試方法,主要目的是評(píng)估器件的響應(yīng)速度。雙向瞬變抑制二極管(Bidirectional Transient Voltage Suppressor,簡(jiǎn)稱TVS)是一種用于保護(hù)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(diǎn),廣泛應(yīng)用于電源、信號(hào)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(cè)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(guò)其額定電壓時(shí),TVS會(huì)迅速導(dǎo)通,將瞬態(tài)電壓限制在安全范圍內(nèi),從而保護(hù)電路不受損害。當(dāng)外加電壓恢復(fù)正常后,TVS會(huì)迅速恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài),不影響電路的正常工作。
在檢測(cè)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?fàn)顟B(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(cè)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(duì)TVS的外觀進(jìn)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(shuō)明TVS可能已經(jīng)損壞。(2)萬(wàn)用表檢測(cè)使用萬(wàn)用表檢測(cè)TVS的正反向電阻。將萬(wàn)用表調(diào)至二極管測(cè)量檔,分別測(cè)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(shuō)明TVS可能已經(jīng)損壞。(3)電容表檢測(cè)使用電容表檢測(cè)TVS的寄生電容。將電容表調(diào)至適當(dāng)?shù)牧砍?,測(cè)量TVS的兩端。正常情況下,TVS的寄生電容應(yīng)與規(guī)格書(shū)中的值相近。如果寄生電容值與規(guī)格書(shū)相差較大,說(shuō)明TVS可能存在問(wèn)題。
(4)示波器檢測(cè)使用示波器檢測(cè)TVS的響應(yīng)時(shí)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(gè)脈沖電壓,觀察示波器上的波形。正常情況下,TVS的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)在納秒級(jí)別。如果響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),說(shuō)明TVS的性能可能下降。(5)瞬態(tài)脈沖測(cè)試使用瞬態(tài)脈沖發(fā)生器對(duì)TVS進(jìn)行測(cè)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(guò)安全范圍,說(shuō)明TVS可能已經(jīng)損壞。
(6)溫度測(cè)試對(duì)TVS進(jìn)行溫度測(cè)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(duì)其進(jìn)行測(cè)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(shuō)明其穩(wěn)定性較差。在選用雙向瞬變抑制二極管時(shí),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(hào)類型和傳輸速率選擇合適的TVS,以避免信號(hào)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(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(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(zhǎng)時(shí)間的反向電壓,以免損壞其性能。(3)在TVS的兩端并聯(lián)一個(gè)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(gè)適當(dāng)大小的電容,以濾除高頻噪聲,提高電路的穩(wěn)定性。
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