东芝新款TVS二极管让IoT和移动设备远离静电与噪声

  • 时间:2023-04-27
  • 来源:TOSHIBA

不管是工业类设备,还是消费类电子设备,各种应用都需要具有防静电和防浪涌的能力,以防止电器设备因瞬态电压带来的影响,从而防止设备损坏和故障。TVS二极管就是一种ESD保护二极管,也叫瞬态电压抑制二极管(Transient voltage suppression diode)。它是电子行业普遍使用的一种新型高效保护器件,能够有效防止电器设备受到静电和噪声的影响。东芝提供丰富的TVS二极管产线,可根据不同场景下的需要进行选型。

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TVS二极管的用途

东芝推出并大量投放市场应用的DF2B6M4BSL低电容TVS二极管就是一款用于保护物联网设备高频天线免受ESD侵扰的器件。

器件的基本特性

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DF2B6M4BSL低电容TVS二极管

无线通信中使用的高频天线(如Wi-Fi®)中的电子元件需要通过抑制高次谐波失真来进行电路保护。而TVS二极管比ESD抑制器具有更高的保护性能,且可以降低静电电压,因此,高频天线应用中的ESD抑制器可以用DF2B6M4BSL替代。除了有助于增强高频天线的可靠性以外,DF2B6M4BSL也适用于信号线路的ESD保护。

DF2B6M4BSL在东芝TVS二极管产品中电容最低,其总电容为0.15pF(最大值),比现有产品DF2B6M4ASL低约25%。新产品以这种超低电容来抑制影响天线接收性能的高次谐波失真,并降低影响组件的静电和噪声;同时还能够保护半导体和其他电子元件免受静电与噪声的影响,同时抑制信号劣化。

其主要特性如下:

1. 适用于5.0V信号线(VRWM≤5.5V)

2. 低谐波失真

f=2.4GHz,20dBm输入时,二次谐波为-65.5dBm(参考值);三次谐波为-54.4dBm(参考值)

f=5.0GHz,20dBm输入时,二次谐波为-64.7dBm(参考值);三次谐波为-55.5dBm(参考值)

3. 低Vpeak:VCL-max-peak=215V(参考值)(@IEC61000-4-2(接触),+8kV输入)

4. 采用超紧凑型封装【0.62mm×0.32mm尺寸(SL2)】,适用于移动设备等高密度电路板布局。

以下是DF2B6M4BSL的主要规格:

DF2B6M4BSL产品示意图

功能特性分析

正常情况下,Ct大的二极管插入损耗更高,限制了可使用的频率范围,使通过二极管的信号明显衰减。而电容小(0.1pF至0.3pF)的ESD保护二极管插入损耗小,几乎不会影响二极管传输的信号。

东芝低电容ESD保护二极管采用ESD二极管阵列工艺(EAP)制造,将多个二极管组合在一起减小电容,不影响ESD抗扰度。DF2B6M4BSL的最大优势在于总电容低,Ct=0.12pF(典型值)/0.15pF(最大值)@VR=0V,f=1MHz。凭借超低电容抑制高谐波失真,降低了对元件产生影响的静电与噪声。

产品应用方向

DF2B6M4BSL具有超低电容特性,可以抑制天线和高速信号线中的信号质量恶化。当出现ESD时,DF2B6M4BSL可提供低Vpeak电压和优异的保护性能。

由于上述特性,DF2B6M4BSL已成为IoT、移动设备、可穿戴等电子设备高频天线与高速信号线路ESD防护的理想选择,其中可穿戴设备包括Wi-Fi、天线、DisplayPort接口、USB/HDMI接口和PCI Express等。

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电路图示例

正确选择ESD保护二极管

需要注意的是,相对于受保护信号线的频率,ESD保护二极管的总电容(Ct)是否足够低至关重要。在正常工作期间,二极管是不导通的,此时pn结界面形成的耗尽层在电气上起电容的作用。因此,需要在考虑被保护信号线频率的基础上,正确选择ESD保护二极管,否则会使信号质量下降。

此外,一些ESD保护二极管在ESD进入后不会立即响应,如果ESD脉冲第一峰值电压高于ESD保护二极管的最大峰值电压(VC),则该电压可能施加到受保护器件,造成故障或破坏。东芝不断优化芯片工艺和内部器件结构,进一步降低了第一峰值电压,从而在初始阶段提供对ESD峰值电压更可靠的保护。

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