技術干貨 | TVS管及壓敏電阻的箝位電壓

　　在當今電子設備高度集成的時代，電路保護顯得尤為重要。TVS管(瞬態電壓抑制二極管)和壓敏電阻作為一種高效的電路保護器件，被廣泛應用于各種電子設備中，用以吸收突波，抑制瞬態過電壓，從而保護后續電路免受損壞。而箝位電壓，作為TVS管和壓敏電阻的核心參數之一，直接關系到其保護性能的優劣。
 

　　箝位電壓的定義
 

　　箝位電壓指瞬態保護器件(如TVS二極管、壓敏電阻)在遭遇過壓時，將電路電壓限制在安全范圍內的峰值電壓值。例如，TVS二極管通過雪崩擊穿機制實現快速限壓，而壓敏電阻依靠非線性電阻特性吸收能量并限制電壓‌。
 

圖1 TVS管防護后級電路
 

　　箝位電壓的測試條件
 

　　一般的TVS管和壓敏電阻的數據手冊里，箝位電壓的測試條件為8/20μs或者10/1000μs電流波。在應用標準方面，8/20μs測試‌符合‌IEC 61000-4-5‌對通信設備、消費電子的浪涌抗擾度要求，10/1000μs測試‌滿足‌UL 1449‌對電源端口防護器件的能量吸收標準。
 

測試條件的工程原理
 

　　8/20μs波形測試‌：模擬短時高能量脈沖(如開關浪涌或感應雷擊)。TVS二極管在此波形下響應速度可達納秒級，動態電阻低至1Ω以下，理論上可維持箝位電壓穩定性。動態電阻越低，箝位電壓隨電流上升的斜率越平緩，保護效果更穩定；壓敏電阻則需關注正負波形偏差對能量積累的影響‌。
 

　　‌        10/1000μs波形測試‌：模擬長脈沖能量沖擊(如直擊雷)。壓敏電阻的能量耐量通過公式 W=1.4×I×Vc×T 計算，TVS二極管受限于峰值功率，需避免長時間過流導致過熱失效。
 

　　測試箝位電壓的必要性與價值
 

　　1.驗證器件性能
 

　　箝位電壓需在規定的脈沖電流(如8/20μs或10/1000μs波形)下測試‌。通過實測數據可確認其是否符合規格書標稱值，降低因制造偏差導致防護失效‌風險。
 

　　2.評估能量耐受性‌
 

　　8/20μs波形的能量集中于短時間高電流，而10/1000μs波形能量更大且持續時間長。測試可量化器件在兩種波形下的能量吸收能力(如TVS的Pppm參數)，避免因能量超限導致器件失效‌。
 

　　3.‌提升產品可靠性
 

　　實際測試數據可暴露器件在一定條件下的性能差異。例如，部分TVS可能在8/20μs波形下表現優異，但在10/1000μs波形中因散熱不足導致失效，測試可提前識別此類風險。通過標準化測試，可提前暴露潛在風險，保障設備壽命。
 

　　廣電計量箝位電壓測試能力介紹
 

　　廣電計量使用的設備具備能滿足不同應用場景的需求，具有以下優勢：
 

　　1.電流范圍：0.5A~350A，適配從低功率信號線到高能電源線的全場景測試。
 

　　2.電流波形：支持8/20μs(模擬雷擊)和10/1000μs(模擬長周期浪涌)兩種標準波形‌
 

　　3.電壓范圍：0~750V，覆蓋消費電子、工業設備及新能源等領域需求。
 

　　4. 高精度與可重復性：設備采用數字化控制與實時采樣技術，確保箝位電壓測量誤差<±2%，并支持多脈沖連續測試，驗證器件的抗疲勞特性‌。
 

圖4 箝位電壓測試架設圖
 

圖5 測試波形圖
 

　　廣電計量半導體服務優勢
 

　　● 工業和信息化部“面向集成電路、芯片產業的公共服務平臺”。
 

　　● 工業和信息化部“面向制造業的傳感器等關鍵元器件創新成果產業化公共服務平臺”。
 

　　● 國家發展和改革委員會“導航產品板級組件質量檢測公共服務平臺”。
 

　　● 廣東省工業和信息化廳“汽車芯片檢測公共服務平臺”。
 

　　● 江蘇省發展和改革委員會“第三代半導體器件性能測試與材料分析工程研究中心”。
 

　　● 上海市科學技術委員會“大規模集成電路分析測試平臺”。
 

　　● 在集成電路及SiC領域是技術能力第三方檢測機構之一，已完成MCU、AI芯片、安全芯片等上百個型號的芯片驗證，并支持完成多款型號芯片的工程化和量產。
 

　　● 在車規領域擁有AEC-Q及AQG324服務能力，獲得了近50家車廠的認可，出具近400份AEC-Q及AQG324報告，助力100多款車規元器件量產。
 

　　● 在衛星互聯網領域，獲委任為空間環境地面模擬裝置用戶委員會委員單位，建設了行業射頻高精度集成電路檢測能力，致力成為北斗導航芯片工程化量產測試的機構。