Was passiert, wenn eine TVS-Diode "brennt"?

1. TVS-Dioden (Transzorbs) sind Halbleiter, im Wesentlichen 2 Zenerdioden, die Rücken an Rücken geschaltet sind. Eine Zenerdiode ist jedoch für Dauerstrom ausgelegt, während Transzorbs für transiente Überspannungen mit hoher Intensität (5 kA bis 15 kA typisch) aber kurzer Dauer (<20 uS) ausgelegt sind. Der typische Teststrom für die Klemmspannung beträgt 1,00 mA Konstantstrom, unabhängig von der Klemmspannung oder der Körpergröße - zumindest dort, wo ich gearbeitet habe. Der Pre-Fail-Modus zeigt sich durch eine Erhöhung der Klemmspannung. Eine Drift (permanent) von mehr als +5 % bedeutet, dass sie ausgetauscht werden sollte, um latente Ausfälle zu vermeiden.

2. Die Ansammlung von Wärme in Form von Umgebungs- plus Konstantstrom plus Transienten kombiniert, um die Wafer zu einem Kurzschluss zu schmelzen und/oder zu verbrennen. Ihr Fehlermodus besteht darin, die Leiterplatte kurzzuschließen oder zu explodieren, wenn der Folgestrom hoch ist und nicht durch Sicherungen abgeschaltet oder durch Vorwiderstände begrenzt wird.

3. Da sie eine viel geringere Kapazität als MOVs haben und eine viel schärfere Lawine haben, können und werden sie sehr gut zum Schutz digitaler Logik- und Analogeingänge verwendet, insbesondere wenn ein Reihenwiderstand mit einem Eingang von 100 Ohm oder mehr möglich ist.

4. Es gibt einige winzige SMD-Versionen mit einer Kapazität von nur 1,5 pF, die in HF-Kopplern und Überspannungsschutzgeräten bis etwa 2 GHz verwendet werden können. Sie haben den gleichen Fehlermodus wie ihre größeren Cousins, aber HF-Koaxialkabel sind oft gut geerdet und geschützt.

5. Das Gleiche gilt nicht für Test- oder ATE-Geräte. TVS-Geräte sind entscheidend, um Verbindungen zu blockieren und Transienten zu Eingängen mit empfindlichen Halbleitern zu signalisieren, und als Gegen-EMK-Unterdrückung für Solenoide, Relais und Motoren.

6. Da sie so schnell ausfallen, werden Sicherungen selten zum Schutz von Transzorbs verwendet. Widerstandswerte bieten den besten Schutz, wenn sie unter einem Wert gehalten werden, der die Signalintegrität oder die benötigte Bandbreite negativ beeinflusst. MOVs sind besser in der Lage, viel höhere Überspannungen über längere Zeiträume zu absorbieren, und es wird darauf vertraut, dass sie Geräte am Wechselstromnetz schützen, selbst wenn es sich um dreiphasige 4.160 VAC für Brunnenpumpenmotoren handelt. Sie in feinem Quarzsand einzuschließen hilft, Wärme abzuleiten und fängt Trümmer von explodierenden Geräten auf.

EDIT: Diese Antwort bezieht sich nur auf TVS-Geräte (Transzorbs). Andere Geräte zur Unterdrückung von Überspannungen wie MOVs, Gasentladungsröhren und Sidacs haben unterschiedliche Pre-Fail-Modi, obwohl MOVs und Sidacs schließlich durch Kurzschließen ausfallen. Gasentladungsröhren versagen, indem sie unter konstantem Fehlerstromzustand aufbrechen, so dass der Endzustand darin bestehen kann, aufzubrechen oder zu brennen und eine Lichtbogenbildung durch Ruß zu verursachen.

TVS soll plötzliche und sehr schmale Hochspannungsspitzen unterdrücken, die um ein Vielfaches höher sein können als die normale Betriebsspannung und höchstens einen Bruchteil einer Sekunde dauern.

TVS wird katastrophal ausfallen, wenn eine solche Hochspannung auch nur wenige Sekunden lang bestehen bleibt. Eine Nennleistung von Fernsehern von bis zu 600 W oder 1200 W ist ziemlich üblich. Da die Leistung in Watt als die Rate definiert ist, mit der die Energie von Strom in Wärme umgewandelt wird, kann man sich fragen, wie so kleine Fernsehgeräte mit einer so hohen Leistung betrieben werden können.

Die Erklärung liegt darin, dass der Zeitaufwand hier sehr gering ist.

Wenn der Fernseher dauerhaft kurzgeschlossen ist, muss der Stromkreis durch Durchbrennen einer Sicherung irgendwo ausfallen, oder der Strom muss auf andere Weise begrenzt werden, sonst droht ein Brand.

Ein weiterer Punkt, an den Sie sich erinnern sollten, ist, dass Fernseher selten offen bleiben.