在當(dāng)今電子設(shè)備高度集成的時(shí)代，電路保護(hù)顯得尤為重要。TVS管(瞬態(tài)電壓抑制二極管)和壓敏電阻作為一種高效的電路保護(hù)器件，被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，用以吸收突波，抑制瞬態(tài)過(guò)電壓，從而保護(hù)后續(xù)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(shù)之一，直接關(guān)系到其保護(hù)性能的優(yōu)劣。
箝位電壓的定義
箝位電壓指瞬態(tài)保護(hù)器件(如TVS二極管、壓敏電阻)在遭遇過(guò)壓時(shí)，將電路電壓限制在安全范圍內(nèi)的峰值電壓值。例如，TVS二極管通過(guò)雪崩擊穿機(jī)制實(shí)現(xiàn)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(hù)后級(jí)電路
箝位電壓的測(cè)試條件
一般的TVS管和壓敏電阻的數(shù)據(jù)手冊(cè)里，箝位電壓的測(cè)試條件為8/20μs或者10/1000μs電流波。在應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)方面，8/20μs測(cè)試符合IEC 61000-4-5對(duì)通信設(shè)備、消費(fèi)電子的浪涌抗擾度要求，10/1000μs測(cè)試滿足UL 1449對(duì)電源端口防護(hù)器件的能量吸收標(biāo)準(zhǔn)。
測(cè)試條件的工程原理
8/20μs波形測(cè)試：模擬短時(shí)高能量脈沖(如開關(guān)浪涌或感應(yīng)雷擊)。TVS二極管在此波形下響應(yīng)速度可達(dá)納秒級(jí)，動(dòng)態(tài)電阻低至1Ω以下，理論上可維持箝位電壓穩(wěn)定性。動(dòng)態(tài)電阻越低，箝位電壓隨電流上升的斜率越平緩，保護(hù)效果更穩(wěn)定；壓敏電阻則需關(guān)注正負(fù)波形偏差對(duì)能量積累的影響。
10/1000μs波形測(cè)試：模擬長(zhǎng)脈沖能量沖擊(如直擊雷)。壓敏電阻的能量耐量通過(guò)公式 W=1.4×I×Vc×T 計(jì)算，TVS二極管受限于峰值功率，需避免長(zhǎng)時(shí)間過(guò)流導(dǎo)致過(guò)熱失效。
測(cè)試箝位電壓的必要性與價(jià)值
1.驗(yàn)證器件性能
箝位電壓需在規(guī)定的脈沖電流(如8/20μs或10/1000μs波形)下測(cè)試。通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可確認(rèn)其是否符合規(guī)格書標(biāo)稱值，降低因制造偏差導(dǎo)致防護(hù)失效風(fēng)險(xiǎn)。
2.評(píng)估能量耐受性
8/20μs波形的能量集中于短時(shí)間高電流，而10/1000μs波形能量更大且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。測(cè)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(shù))，避免因能量超限導(dǎo)致器件失效。
3.提升產(chǎn)品可靠性
實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)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(xiàn)優(yōu)異，但在10/1000μs波形中因散熱不足導(dǎo)致失效，測(cè)試可提前識(shí)別此類風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試，可提前暴露潛在風(fēng)險(xiǎn)，保障設(shè)備壽命。
廣電計(jì)量箝位電壓測(cè)試能力介紹
廣電計(jì)量使用的設(shè)備具備能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求，具有以下優(yōu)勢(shì)：
1.電流范圍：0.5A~350A，適配從低功率信號(hào)線到高能電源線的全場(chǎng)景測(cè)試。
2.電流波形：支持8/20μs(模擬雷擊)和10/1000μs(模擬長(zhǎng)周期浪涌)兩種標(biāo)準(zhǔn)波形
3.電壓范圍：0~750V，覆蓋消費(fèi)電子、工業(yè)設(shè)備及新能源等領(lǐng)域需求。
4. 高精度與可重復(fù)性：設(shè)備采用數(shù)字化控制與實(shí)時(shí)采樣技術(shù)，確保箝位電壓測(cè)量誤差<±2%，并支持多脈沖連續(xù)測(cè)試，驗(yàn)證器件的抗疲勞特性。
圖4 箝位電壓測(cè)試架設(shè)圖
圖5 測(cè)試波形圖
廣電計(jì)量半導(dǎo)體服務(wù)優(yōu)勢(shì)
● 工業(yè)和信息化部“面向集成電路、芯片產(chǎn)業(yè)的公共服務(wù)平臺(tái)”。
● 工業(yè)和信息化部“面向制造業(yè)的傳感器等關(guān)鍵元器件創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化公共服務(wù)平臺(tái)”。
● 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)“導(dǎo)航產(chǎn)品板級(jí)組件質(zhì)量檢測(cè)公共服務(wù)平臺(tái)”。
● 廣東省工業(yè)和信息化廳“汽車芯片檢測(cè)公共服務(wù)平臺(tái)”。
● 江蘇省發(fā)展和改革委員會(huì)“第三代半導(dǎo)體器件性能測(cè)試與材料分析工程研究中心”。
● 上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)“大規(guī)模集成電路分析測(cè)試平臺(tái)”。
● 在集成電路及SiC領(lǐng)域是技術(shù)能力第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)之一，已完成MCU、AI芯片、安全芯片等上百個(gè)型號(hào)的芯片驗(yàn)證，并支持完成多款型號(hào)芯片的工程化和量產(chǎn)。
● 在車規(guī)領(lǐng)域擁有AEC-Q及AQG324服務(wù)能力，獲得了近50家車廠的認(rèn)可，出具近400份AEC-Q及AQG324報(bào)告，助力100多款車規(guī)元器件量產(chǎn)。
● 在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，獲委任為空間環(huán)境地面模擬裝置用戶委員會(huì)委員單位，建設(shè)了行業(yè)射頻高精度集成電路檢測(cè)能力，致力成為北斗導(dǎo)航芯片工程化量產(chǎn)測(cè)試的機(jī)構(gòu)。
