Wat is een voorbijgaande spanningsonderdrukkingsdiode?
Een tijdelijke spanningsonderdrukkingsdiode, ook bekend als een TVS, is een elektrisch apparaat dat is ontworpen om spanningspieken van een circuit af te voeren of af te leiden om het te beschermen. Elektronische componenten van de TVS-diode zijn ook nuttig voor het beschermen van circuits tegen elektrostatische ontlading (ESD). Elektrostatische ontlading treedt op wanneer iemand fysiek contact maakt of bijna met een circuit met een ander elektrisch potentiaal, en dit kan gevoelige elektrische componenten vernietigen of beschadigen. Om deze reden moeten computerhardware en andere waardevolle elektronica ESD-testen doorstaan om een zekere mate van elektrostatische ontlading te kunnen doorstaan voordat ze kunnen worden verkocht. De tijdelijke spanningsonderdrukkingsdiode is een belangrijk onderdeel van dit beveiligingsschema.
Twee veel voorkomende soorten circuitbeveiligingsdioden worden vaak gebruikt in TVS-toepassingen. Ze zijn de Silicon-lawine diode (SAD) en de Zener diode. Wanneer de spanning in een circuit een uitvalniveau overschrijdt wanneer het een TVS-diode bereikt, voert de diode de spanning terug in een omgekeerde richting. Zowel de SAD- als de Zener-diode werken op deze manier. Waar ze verschillen is in de temperatuurveranderingen die ze ondergaan bij het omkeren van spanning, wat belangrijk kan zijn in circuits waar de timing van temperatuurschommelingen kritiek is. Zenerdiodes zien een temperatuurstijging naarmate de spanningsweerstand afneemt en SAD's hebben een temperatuurstijging naarmate de spanningsweerstand toeneemt.
De tijdelijke spanningsonderdrukkingsdiode die het meest wordt gebruikt in gevoelige circuits zoals in camera's, mobiele telefoons en handheld computerapparatuur is het SAD-ontwerp. Ze zijn in tegengestelde richting in serie in het circuit bedraad, zodat ze zowel tegen positieve als negatieve spanningspieken kunnen beschermen. Meestal bieden ze een omgekeerde stand-off spanning waarbij ze vijf volt activeren en een doorslagspanning waarbij ze de stroom wegleiden van het circuit van 10 volt, beide in gelijkstroom (DC).
Aangezien een transiënte spanningsonderdrukkingsdiode spanningspiekweerstand omzet in warmte, bepaalt zijn fysieke grootte hoeveel spanning hij kan onderdrukken. Een kleine tijdelijke spanningsonderdrukkingsdiode kan worden vernietigd door een piekspanningspiek en toch het circuit functioneel en toch onbeschermd laten. Grotere potentiële spanningspieken vragen daarom om grotere TVS-componenten.
De TVS-diode moet ook in het circuit worden geplaatst waar het signaal of de elektrische stroom het eerst binnenkomt, anders zou het de elementen van het circuit stroomopwaarts van zijn locatie niet beschermen. Een andere functie van een TVS-diode is dat deze aangrijpt op wat een klemspanning wordt genoemd, wat de maximale spanning is die het toelaat te passeren. Dit spanningsniveau is lager dan de piekspanning die het circuit aankan zonder schade op te lopen, en biedt een extra veiligheidsmarge bij het beschermen van het circuit.