ESD管和TVS管的区别
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2021-01-20
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ESD管和管和TVS管的区别管的区别
便携式设备如笔记本电脑、手机、PDA、MP3播放器等，由于频繁与人体接触极易受到静电放电(ESD)的冲击，
如果没有选择合适的保护器件，可能会造成机器性能不稳定，或者损坏。更坏的情况是查不出确切的原因，使
用户误认为是产品质量问题而损坏企业信誉。 一般情况下，对此类设备暴露在外面可能与人体接触的端口
都要求进行防静电保护，如键盘、电源接口、数据口、I/O 口等等。现在比较通用的ESD 标准是IEC61000-4-
2，应用人体静电模式，测试电压的范围为2kV～15kV(空气放电)，峰值电流为20A/ns，整个脉冲持续时间不超
过60ns。在这样的脉冲下所产生的能量总共不超过几百个微焦尔，但却足以损坏敏
便携式设备如笔记本电脑、手机、PDA、MP3播放器等，由于频繁与人体接触极易受到静电放电(ESD)的冲击，如果没有
选择合适的保护器件，可能会造成机器性能不稳定，或者损坏。更坏的情况是查不出确切的原因，使用户误认为是产品质量问
题而损坏企业信誉。
一般情况下，对此类设备暴露在外面可能与人体接触的端口都要求进行防静电保护，如键盘、电源接口、数据口、I/O 口
等等。现在比较通用的ESD 标准是IEC61000-4-2，应用人体静电模式，测试电压的范围为2kV～15kV(空气放电)，峰值电流
为20A/ns，整个脉冲持续时间不超过60ns。在这样的脉冲下所产生的能量总共不超过几百个微焦尔，但却足以损坏敏感元器
件。
便携式设备所采用的IC 器件大多是高集成度、小体积产品，精密的加工工艺使硅晶氧化层非常薄，因而更易击穿，有的
在20V 左右就会受到损伤。传统的保护方法已不再普遍适用，有的甚至还会造成对设备性能的干扰。
TVS管的特点:
可用于便携式设备的ESD保护器件有很多，例如设计人员可用分立器件搭建保护回路，但由于便携设备对于空间的限定
以及避免回路自感，这种方法已逐渐被更加集成化的器件所替代。多层金属氧化物器件、陶瓷电容还有二极管都可以有效地进
行防护，它们的特性及表现各有不同，TVS管在此类应用中的独特表现为其赢得了越来越大的市场。
TVS管显著的特点一是反应迅速，使瞬时脉冲在没有对线路或器件造成损伤之前就被有效地遏制，二是截止电压比较低，
更适用于电池供电的低电压回路环境。另外对TVS管设计的改进使其具有更低的漏电流和结电容，因而在处理高速率传导回路
的静电冲击时有更理想的性能表现。
TVS管的优势:
TVS管与齐纳二极管：与传统的齐纳二极管相比，TVS管P/N 结面积更大，这一结构上的改进使TVS具有更强的高压承受
能力，同时也降低了电压截止率，因而对于保护手持设备低工作电压回路的安全具有更好效果。
TVS管与陶瓷电容：很多设计人员愿意采用表面贴装的陶瓷电容作ESD 保护，不但便宜而且设计简便，但这类器件对高
压的承受力却比较弱。5kV 的冲击会造成约10%陶瓷电容失效，到10kV 时，损坏率达到60%，而TVS管可以承受15kV 电压。
在手持设备的使用过程中，由于与人体频繁接触，各个端口必须至少能够承受8kV 接触冲击(IEC61000-4-2 标准)，可见使用
TVS管可以有效保证终产品的合格率。
TVS管与MLV：多层金属氧化物结构器件(MLV)也可以进行有效的瞬时高压冲击抑制，此类器件具有非线性电压-电流(阻
抗表现)关系，截止电压可达初中止电压的2～3 倍，这种特性适合用于对电压不太敏感的线路和器件的保护，如电源回路。而
TVS管具有更好的电压截止因子，同时还具有较低的电容，这一点对于手持设备的高频端口非常重要，因为过高的电容会影响
数据传输，造成失真或是降级。
TVS管的各种表面封装均适合流水线装配的要求，而且芯片结构便于集成其它的功能，如EMI 和RFI过滤保护等，可有效
降低器件成本，优化整体设计。
另一个不能忽略的特点是二极管可以很方便地与其它器件集成在一个芯片上，现有很多将EMI 过滤和RFI 防护等功能与
TVS 集成在一起的器件，不但减少设计所采用的器件数目降低成本，而且也避免PCB板上布线时易诱发的伴生自感。
ESD 应用：
1.底部连接器的应用
底部连接器设计广泛应用在移动消费类产品上，目前市场上应用产品主要为移动电话、PDA、DSC(数码相机)以及MP3
等便携产品。由于是直流回路，可选用高电容器件。此端口可能会受到高能量的冲击，可以选用集成了TVS 和过流保护功能
的器件。
2. RJ-45(10/100M 以太网网络)
RJ-45 接口广泛应用在网络连接的接口设备上，典型的应用就是10/100M 以太网网络。
3. 视频线路的保护
目前视频常见的输出端口设计有 D-SUB、DVI(28 线)、SCART(19 线)和D-TERMINAL(主要日系产品在用)。视频数据线
具有高数据传输率，数据传输率高达480Mbps，有的视频数据传输率达到1G以上，因而要选择低电容LCTVS，它通常是将一
个低电容二极管与TVS管串联，以降低整个线路的电容(可低于3pF)，达到高速率回路的要求。
资源评论
光与火花2023-07-25这篇文件很好地概括了ESD管和TVS管的特性和应用场景，很值得一读。
禁忌的爱2023-07-25通过阅读这个文件，我对ESD管和TVS管的区别有了更清晰的了解，感谢作者的分享。
洪蛋蛋2023-07-25这个文件非常详细地介绍了ESD管和TVS管的区别，非常有用。
战神哥2023-07-25作者从多个角度对比了ESD管和TVS管的性能，对于选择合适的保护元件很有帮助。
点墨楼2023-07-25这篇文件对ESD管和TVS管的原理和制造工艺进行了简明扼要的介绍，非常易懂。
