一文详解稳压、TVS二极管和压敏电阻的区别

作者：时间：2024-01-05来源：电子工程师笔记收藏

贴片压敏电阻和TVS二极管可作为过电压保护部件使用。这些产品的结构和制造方法完全不同，但作为静电保护器件却具有相似的性质。由此，虽然在电路上都可以使用，但也存在不能使用贴片压敏电阻的情况。的确，由于其历史背景，产品目录和数据表中记载的不同项目很多，难以像电容器和其他通用部件那样，仅靠纸上记载的规格进行特性的比较。因此，在本报道中，将明确压敏电阻和二极管的不同之处，并介绍可以进行二极管和压敏电阻比较的数据。

本文引用地址：http://www.amcfsurvey.com/article/202401/454526.htm

历史

1968年开发的氧化锌压敏电阻用于保护二极管免受雷击。另一方面，二极管主要用于整流，其用途不同。因此，产品目录和数据表中记载的不同项目很多，现在也难以单纯地进行比较。在Automotive Electronics Council（车载电子部件评议会）制定的规格中，AEC-Q101适用于TVS二极管，AEC-Q200适用于压敏电阻，其内容大不相同。

图1 历史

贴片压敏电阻与TVS二极管的区别

结构

贴片压敏电阻是主要以氧化锌为基础的陶瓷半导体产品。主要采用下图所示的积层结构，通过积层张数、层间的调整，可以控制击穿电压、静电容量。而TVS二极管是P型半导体和N型半导体结合而构成的，是硅基ESD防护器件。在二极管中，也有使用Au丝等的情况。

I-V曲线

贴片压敏电阻和TVS二极管的电阻值会随施加电压的变化而改变。贴片压敏电阻可以进行双向静电保护。TVS二极管以前大多是有方向性的，但最近双向的TVS二极管也增加了。但是，由于存在因方向性不同而不同的情况，所以需要注意。

图4 I-V曲线

对施加过电压的反应速度

从盘型压敏电阻等初期的压敏电阻时的记忆中，压敏电阻的反应速度慢，经常听到这样的话。但是，如下图所示，贴片压敏电阻和TVS二极管对施加过电压的反应速度一样。施加IEC61000-4-2 HBM +8kV后，在1ns以内达到峰值，400ns后施加在保护部件上的电压值几乎为0。

图5 对施加过电压的反应速度

静电容量

压敏电阻和TVS二极管的静电容量幅度大不相同。由于贴片压敏电阻采用积层结构，所以可以通过增加内部电极的层数，增加静电容量。用EIA0805以下的尺寸进行比较时，如下图所示，静电容量的最大值有近100倍的差距。因此，在必须并联放入MLCC的线路中，也有可以用单个贴片压敏电阻应对的情况。

图6 静电容量

其他特性

其他的温度特性和插入损耗等，虽然贴片压敏电阻和TVS二极管有一些不同，但在用相同规格比较时动作相同。由于在各数据表中记载了它们各自的动作，所以可以与TVS二极管进行比较。

图7 其他特性

在控制器区域网络(CAN)中使用贴片压敏电阻与TVS二极管时的4个要点

为了保护CAN Tranceiver，在控制器区域网络(CAN)中使用静电保护部件。在此介绍在CAN线上选定静电保护部件时的要点。

最大允许电路电压

在控制器区域网络(CAN)串行总线拓扑结构中，使用CANH、CANL信号后，可获得显性(dominant)和隐性(Recessive)的电平状态。显性时，在CANH线上施加3.5V左右的电压，静电保护部件在此电压时必须作为绝缘体发挥作用。因此，在这次的情况下，需要选择最大允许电路电压为3.5V以上的静电保护部件。

此外，静电保护部件的漏电流具有温度依赖性，还需要考虑实际使用时的温度环境。下图是典型的贴片压敏电阻和TVS二极管的漏电流温度特性。随着高温的升高，漏电流会变大，但设计时使之低于50uA。