貼片壓敏電阻和TVS二極管用作過電壓保護部件。
這些產品的結構和制造方法完全不同，但作為靜電保護器件具有相似的性質。
因此，雖然在電路上都可以使用，但存在判斷不能使用貼片壓敏電阻的情況。
的確，由于其歷史背景，產品目錄和數據表中記載的不同項目很多，難以像電容器和其他通用部件那樣，僅靠紙上記載的規(guī)格進行特性的比較。
因此，在本報道中，明確壓敏電阻和二極管的不同之處，介紹可以進行二極管和壓敏電阻比較的數據。

歷史

1968年開發(fā)的氧化鋅壓敏電阻用于保護二極管免受雷擊。 另一方面，二極管主要用于整流，其用途不同。 因此，產品目錄和數據表中記載的不同項目很多，現在也難以單純地進行比較。 在Automotive Electronics Council（車載電子部件評議會）制定的規(guī)格中，AEC-Q101適用于TVS二極管， AEC-Q200適用于壓敏電阻，其內容大不相同。

貼片壓敏電阻與TVS二極管的區(qū)別

結構

貼片壓敏電阻是主要以氧化鋅為基礎的陶瓷半導體產品。 主要采用下圖所示的積層結構，通過積層張數、層間的調整，可以控制擊穿電壓、靜電容量。 而TVS二極管是P型半導體和N型半導體結合而構成的，是硅基ESD防護器件。 在二極管中，也有使用Au絲等的情況。

I-V曲線

貼片壓敏電阻和TVS二極管的電阻值會隨施加電壓的變化而改變。 貼片壓敏電阻可以進行雙向靜電保護。 TVS二極管以前大多是有方向性的，但最近雙向的TVS二極管也增加了。 但是，由于存在因方向性不同而不同的情況，所以需要注意。

對施加過電壓的反應速度

從盤型壓敏電阻等初期的壓敏電阻時的記憶中，壓敏電阻的反應速度慢，經常聽到這樣的話。 但是，如下圖所示，貼片壓敏電阻和TVS二極管對施加過電壓的反應速度一樣。 施加IEC61000-4-2 HBM +8kV后，在1ns以內達到峰值，400ns后施加在保護部件上的電壓值幾乎為0。

靜電容量

壓敏電阻和TVS二極管的靜電容量幅度大不相同。 由于貼片壓敏電阻采用積層結構，所以可以通過增加內部電極的層數，增加靜電容量。 用EIA0805以下的尺寸進行比較時，如下圖所示，靜電容量的最大值有近100倍的差距。 因此，在必須并聯(lián)放入MLCC的線路中，也有可以用單個貼片壓敏電阻應對的情況。

其他特性

其他的溫度特性和插入損耗等，雖然貼片壓敏電阻和TVS二極管有一些不同，但在用相同規(guī)格比較時動作相同。 由于在各數據表中記載了它們各自的動作，所以可以與TVS二極管進行比較。

在控制器區(qū)域網絡(CAN)中使用貼片壓敏電阻和TVS二極管時的4個要點

為了保護CAN Tranceiver，在控制器區(qū)域網絡(CAN)中使用靜電保護部件。 在此介紹在CAN線上選定靜電保護部件時的要點。

最大允許電路電壓

在控制器區(qū)域網絡(CAN)串行總線拓撲結構中，使用CANH、CANL信號后，可獲得顯性(dominant)和隱性(Recessive)的電平狀態(tài)。 顯性時，在CANH線上施加3.5V左右的電壓，靜電保護部件在此電壓時必須作為絕緣體發(fā)揮作用。 因此，在這次的情況下，需要選擇最大允許電路電壓為3.5V以上的靜電保護部件。

此外，靜電保護部件的漏電流具有溫度依賴性，還需要考慮實際使用時的溫度環(huán)境。 下圖是典型的貼片壓敏電阻和TVS二極管的漏電流溫度特性。 隨著高溫的升高，漏電流會變大，但設計時使之低于50uA。

靜電容量

CAN的最大通信速度為1Mbps，電路中并聯(lián)插入的靜電保護部件不能妨礙這種通信。 1Mbps(=0.5 MHz)時，必須選擇插入損耗小的產品。 下圖表明，可用于CAN通信的貼片壓敏電阻和TVS二極管的插入損耗不會影響任何產品的通信。

浪涌保護能力

靜電保護部件用于保護成套使用的IC和外圍器件。 例如，下面是用于車載CAN Tranceiver的ESD耐量。

從這個表可以看出，如果在CAN Tranceiver施加4kV以上的電壓，可能會損壞。 此外，以下TLP數據表明，在相當于ESD 4kV的測試中，相當于8A的電流流過CAN Tranceiver。

如果不使用靜電保護部件，4kV的靜電會導致8A電流流向CAN Tranceiver，CAN Tranceiver會損壞。 另一方面，從以下圖可知，由于施加電壓，壓敏電阻、TVS二極管的電阻值急劇下降到2Ω以下。

因此，因施加ESD產生的大部分電流流向保護元件，可保護CAN Tranceiver。 通過TLP數據，可以在設計時使用模擬的方式來確認流向CAN Tranceiver的電流。 這一次，舉了一個簡單的例子，如果知道其他電子部件的特性值，可以在實際測試之前確認ESD耐量。

ESD耐量

在許多情況下，需要成套部件的ESD耐量，也要求靜電保護元件具有的性能。 產品的ESD耐量可以通過數據表確認。

TDK貼片壓敏電阻的特點：反復施加ESD產生的ESD耐量

壓敏電阻的反復浪涌耐量根據材料類型的不同而有很大不同，例如添加到主要成分ZnO中的添加劑的種類和組成等。 采用應用材料技術開發(fā)的獨特材料的TDK貼片壓敏電阻，其特點是反復浪涌耐量優(yōu)異， 在頻繁的ON/OFF動作中使用的電磁閥和步進電動機等領域，也提供可以代替穩(wěn)壓二極管等的產品。 詳細情況參照這里的報道《擁有優(yōu)異反復浪涌耐量的貼片壓敏電阻》。

TDK貼片壓敏電阻的特點：小型化

TDK實現了EIA01005(0.4x0.2mm)尺寸的小型化。 另外，還在面向車載用途方面，應對AEC-Q200，批量生產行業(yè)最小的EIA0402(1.0x0.5mm)尺寸的產品。

在Web上刊登數據表

TDK在Web上的數據表中發(fā)布了上述各數據。 提供了所有與TVS二極管比較所需的數據，確認數據表后，可進行簡單的比較。