【ESD专题】如何审查TVS管的数据手册

做为一名硬件工程师，在工作中不能避免要审查器件的规格书（数据手册）。我们不仅仅要知道规格书中给出的器件特性、应用范围，还要知道器件的电气特性，会看一些特性图表。因为一个产品是由很多器件组成，而规格书中的这些信息能体现了一个器件的好坏。选型到性能较优、成本较低的器件，最合适的器件才能组成一个运行良好的产品。

今天我们以豪威集团下的ESD5301N为例。这个是一个单向超低电容TVS管。其外形，内部原理及表面丝印Mark如下图所示。如果要了解单向TVS管和双向TVS管的区别，可以参考星球文章：【ESD专题】3.ESD防护器件（TVS管的原理和选型）中的第四步是选择单向还是双向TVS管。

从首页的特性介绍中我们可以看出此TVS管最大工作电压为5V；能扛IEC61000-4-2 ±20kV 的接触和空气放电（有关EC61000-4-2标准可参考星球文章【ESD专题】1.ESD基础及IEC61000-4-2标准和【ESD专题】资料：IEC61000-4-2静电标准中文版）。寄生电容约为0.4pF；漏电流1nA；钳位电压在16A（TLP）下为18V。这些特性我们在电气特性中都可以更详细的数据。

其中要应用范围如下：有USB信号、HDMI信号等高速信号。这些应用都要求寄生电容较低，因此从这里看出此TVS的寄生电容这个特性是较好的。

规格书接下来一般都会给出绝对最大参数，超过这个参数后，器件就很可能损坏。从规格书给出的绝对最大参数中，可以看到峰值功率、电流、抗静电能力、节温、存储温度、工作温度等。

对于TVS管来说，短时脉冲（0~300ns）不会损坏TVS二极管。DC直流电压（>1ms），在电流没有限制（典型<500mA）下将导致TVS管损坏。并且峰值功率并不是越高越好，具体可查看星球文章：【ESD专题】5.TVS管的选择的误区及钳位电压测试方法。

接下来是电气参数，电气参数中一般给的都是在环境温度TA = 25 °C下的参数。因为有些参数会随着温度变化而变化，这在后面会看到。审查的重点是与TVS管相关的几个非常重要的参数，这也是我们在星球文章：【ESD专题】3.ESD防护器件（TVS管的原理和选型）中着重强调的几个参数。主要有最大工作电压、漏电流、击穿电压、动态电阻、钳位电压、寄生电容等。

简单的理解可以参考下图：

典型特性图中一般都会给出8/20us（IEC61000-4-5标准）的钳位电压和峰值脉冲电流的关系，当然还有其他的特性参数。我们着重的要关注到器件随着使用温度的要进行降额使用，这在星球文章：【ESD专题】4.TVS管的参数详解中我们有详细说明。具体的规格书如下图所示：

在典型的特性图表中，我们还应该要关注的是数据手册中TVS管在实际的IEC61000-4-2标准下放电的钳位电压。因为手册中往往会给出8x20 us的钳位电压和峰值脉冲电流曲线，如上图所示。

在TVS管做为瞬态静电放电器件使用时，对于系统来说，最重要的是TVS管对静电放电后初始的25ns的反应。原因是实际的ESD波形在前3nS时已经释放了大部分电流，与8/20us差异较大，因此8/20us的钳位电压只能做为参考。

由于脉冲和电位的短暂特性以及测量设置的影响，通常手册给出的第一个峰值可以被忽略，但第二个和第三个脉冲给出了在IEC标准下ESD应力事件中，TVS管钳位的真实图像。电压峰值衰减越低越快，成功保护系统组件的机会就越大。

之后，我们还会查看一下TLP测试图，由此图中我们可以计算出动态电阻值。如下图所示，10Ｖ的位置对应的是2Ａ，１６V的位置对应的是12A，因根据R＝V／I＝（16－10）／（12－2）＝0.6Ω。与电气特性给出的0.57Ω对应。

如何理解TLP数据和TLP测试方法在星球文章：【ESD专题】资料：Understanding TLP Datasheet Parameters 中给出了一些参考。

此外，器件的封装和卷带信息，在规格书中也必须要有说明。因为这关系到器件布局、贴片、来料检验等等事项。在审查规格书时不得不去查看。

如下图给出了单向TVS管的三视图和尺寸信息，可用于我们器件的建模、DFM检查等。

并且一般都会给出对应的参考封装，在画封装时可完全参照执行。

总结：在审查TVS管的规格书中，不只要关注到TVS管的几个重要的参数，还要仔细查看诸如封装、特性曲线图及包装信息等参数。在工作中除了要累积经验，还要多看，多想，这样才能更好的应用。

李光熠

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