과도 전압 억제 다이오드

TVS 다이오드
TVS 다이오드
	ST마이크로일렉트로닉스의 트랜실 TVS 소자
종류	수동소자
목적	애벌랜치 항복
전기 기호
	; 위는 단방향, 아래는 양방향.

과도 전압 억제(TVS) 다이오드(영어: Transient-voltage-suppression diode)는 트랜실(transil), 트랜소브(transorb) 또는 사이렉터(thyrector)라고도 불리며, 연결된 철사에 유도되는 전압 스파이크로부터 일렉트로닉스를 보호하는 데 사용되는 전자 부품이다.^[1]

설명

이 장치는 유도된 전압이 애벌랜치 항복 전위를 초과할 때 초과 전류를 단락시킴으로써 작동한다. 이 장치는 클램핑 장치로, 항복 전압 이상의 모든 과전압을 억제한다. 과전압이 사라지면 자동으로 재설정되지만, 유사한 정격의 크로바 장치보다 훨씬 많은 과도 에너지를 내부적으로 흡수한다.^[2]

TVS 부품 비교^[3]
부품 유형	보호 시간	보호 전압	전력 소산	신뢰성 성능	예상 수명	기타 고려 사항
애벌랜치 TVS	50 ps	3−400 V	낮음	예	김	낮은 전력 소산. 양방향도 사용 가능.
사이리스터 TVS	< 3 ns	30−400 V	없음	예	김	높은 커패시턴스. 온도에 민감함.
MOV	10−20 ns	> 300 V	없음	아니요	열화됨	퓨징 필요. 열화됨. 전압 레벨이 너무 높음.
가스 방전관	> 1 μs	60−100 V	없음	아니요	제한됨	50−2500번의 서지만 가능. 전원선을 단락시킬 수 있음.

과도 전압 억제 다이오드는 단방향 또는 양방향일 수 있다. 단방향 장치는 다른 애벌랜치 다이오드처럼 순방향으로 정류기 역할을 하지만, 매우 큰 피크 전류를 처리하도록 제작 및 테스트된다.

양방향 과도 전압 억제 다이오드는 서로 직렬로 연결되고 보호할 회로와 병렬로 연결된 두 개의 상호 반대되는 애벌랜치 다이오드로 표현할 수 있다. 이러한 표현은 회로도상 정확하지만, 물리적으로는 단일 부품으로 제조된다.

과도 전압 억제 다이오드는 배리스터 또는 가스 방전관과 같은 다른 일반적인 과전압 보호 부품보다 빠르게 과전압에 반응할 수 있다. 실제 클램핑은 약 1 피코초 내에 발생하지만, 실제 회로에서는 장치로 연결되는 전선의 유도계수가 더 높은 한계를 부과한다. 이는 과도 전압 억제 다이오드를 매우 빠르고 종종 손상을 주는 전압 과도 현상으로부터 보호하는 데 유용하게 만든다. 이러한 빠른 과전압 과도 현상은 모든 배전망에 존재하며, 번개나 모터 아크와 같은 내부 또는 외부 이벤트로 인해 발생할 수 있다.

과도 전압 억제기는 특정 제품이 수용하도록 설계된 전압 또는 조건을 초과하는 전압 또는 조건에 노출되면 고장난다. TVS가 고장나는 세 가지 주요 모드는 단락, 개방 및 장치 열화이다.^[4]

TVS 다이오드는 때때로 비셰이 상표인 TransZorb에서 유래한 트랜소브라고 불리기도 한다.

특성

TVS 다이오드는 다음과 같이 특징지어진다.

누설 전류: 인가 전압이 최대 역 스탠드오프 전압보다 낮을 때 흐르는 전류의 양.^[5]
최대 역 스탠드오프 전압: 상당한 전도가 발생하지 않는 전압.
항복 전압: 특정하고 상당한 전도가 발생하는 전압.
클램핑 전압: 장치가 정격 전류(수백에서 수천 암페어)를 완전히 전도하는 전압.
기생 용량: 비전도성 다이오드는 축전기처럼 작동하여 고속 신호를 왜곡하고 손상시킬 수 있다. 일반적으로 낮은 커패시턴스가 선호된다.
기생 임피던스: 실제 과전압 스위칭이 너무 빠르기 때문에, 패키지 유도계수가 응답 속도의 제한 요소이다.
흡수할 수 있는 에너지 양: 과도 현상이 너무 짧기 때문에, 모든 에너지는 초기에는 열로 내부에 저장된다. 히트 싱크는 이후 냉각 시간에만 영향을 미친다. 따라서 고에너지 TVS는 물리적으로 커야 한다. 이 용량이 너무 작으면 과전압이 장치를 파괴하고 회로를 보호하지 못하게 할 수 있다.

같이 보기

각주

↑ 《Evaluating TVS Protection Circuits with SPICE》 (PDF). 《Power Electronics Technology》 32 (Primedia). 2006. 44–49쪽. 2012년 5월 3일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서.
↑ Dai, S. H.; Peng, J. J.; Chen, C. C.; Lin, C. J.; King, Y. C. (2008년 9월 25일). 〈Low-Capacitance Low-Voltage Transient Voltage Suppression Circuit by Diode Activated SiGe HBT in SiGe HBT BiCMOS Process〉. 《Extended Abstracts of the 2008 International Conference on Solid State Devices and Materials》. The Japan Society of Applied Physics. doi:10.7567/ssdm.2008.g-3-5.
↑ TVS/제너 이론 및 설계 고려 사항
↑ “Failure Modes and Fusing of TVS Devices” (PDF). 비셰이 제너럴 세미컨덕터. 2007년 8월 13일. 2012년 6월 8일에 확인함.
↑ Dai, S. H.; Peng, J. J.; Chen, C. C.; Lin, C. J.; King, Y. C. (2008년 9월 25일). 〈Low-Capacitance Low-Voltage Transient Voltage Suppression Circuit by Diode Activated SiGe HBT in SiGe HBT BiCMOS Process〉. 《Extended Abstracts of the 2008 International Conference on Solid State Devices and Materials》. The Japan Society of Applied Physics. doi:10.7567/ssdm.2008.g-3-5.

더 읽어보기

Zener Theory and Design Considerations; onsemi; 127 pages; 2005; HBD854/D. (Free PDF download)

외부 링크

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[1] 《Evaluating TVS Protection Circuits with SPICE》 (PDF). 《Power Electronics Technology》 32 (Primedia). 2006. 44–49쪽. 2012년 5월 3일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서.

[2] Dai, S. H.; Peng, J. J.; Chen, C. C.; Lin, C. J.; King, Y. C. (2008년 9월 25일). 〈Low-Capacitance Low-Voltage Transient Voltage Suppression Circuit by Diode Activated SiGe HBT in SiGe HBT BiCMOS Process〉. 《Extended Abstracts of the 2008 International Conference on Solid State Devices and Materials》. The Japan Society of Applied Physics. doi:10.7567/ssdm.2008.g-3-5.

[3] TVS/제너 이론 및 설계 고려 사항

[4] “Failure Modes and Fusing of TVS Devices” (PDF). 비셰이 제너럴 세미컨덕터. 2007년 8월 13일. 2012년 6월 8일에 확인함.

[5] Dai, S. H.; Peng, J. J.; Chen, C. C.; Lin, C. J.; King, Y. C. (2008년 9월 25일). 〈Low-Capacitance Low-Voltage Transient Voltage Suppression Circuit by Diode Activated SiGe HBT in SiGe HBT BiCMOS Process〉. 《Extended Abstracts of the 2008 International Conference on Solid State Devices and Materials》. The Japan Society of Applied Physics. doi:10.7567/ssdm.2008.g-3-5.

[1]

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[3]

[4]

[5]

v t e 전자 부품
반도체 소자	사태 다이오드 배레터 접합형 트랜지스터 달링턴 트랜지스터 다이악 다이오드 장효과 트랜지스터 헤테로구조 장벽 버랙터 절연 게이트 양극선 트랜지스터 집적 회로 접합형 전계 효과 트랜지스터 발광 다이오드 메미스터 메리스터 MOSFET 광검출기 PIN 다이오드 쇼트키 다이오드 반도체 제어 정류기 사이리스터 트랜지스터 TRIAC 단일접합 트랜지스터 바리캡 다이오드 제너 다이오드
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