टीवीएस डायोड का कार्य क्या है?

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2022-11-18 990

टीवीएस ट्यूब एक उच्च दक्षता वाला सुरक्षा उपकरण है। जब दोनों सिरों पर तात्कालिक उच्च-ऊर्जा प्रभाव पड़ता है, तो टीवीएस ट्यूब तुरंत अपनी उच्च-प्रतिरोध विशेषताओं को कम-प्रतिरोध विशेषताओं में परिवर्तित कर सकती है, बड़ी धाराओं को अवशोषित कर सकती है, और टीवीएस ट्यूब के दोनों सिरों पर वोल्टेज को क्लैंप कर सकती है। एक निश्चित मूल्य (टीवीएस ट्यूब के वोल्टेज का सामना करने वाला मूल्य) पर, पिछला सर्किट क्षणिक उच्च ऊर्जा के प्रभाव से सुरक्षित रहता है और सर्किट की सुरक्षा सुरक्षित रहती है। जैसा कि नीचे दिया गया है। इसे सीधे शब्दों में कहें तो, यदि सर्किट जिस वोल्टेज प्रभाव का सामना कर सकता है वह DC24V से अधिक नहीं है, तो बिजली आपूर्ति पर 26V टीवीएस ट्यूब को वेल्ड करें। जब बिजली आपूर्ति वोल्टेज 26V से अधिक नहीं होती है, तो टीवीएस ट्यूब उच्च-प्रतिबाधा स्थिति में होती है; 26V से अधिक पल्स के बाद, टीवीएस ट्यूब जल्दी से सर्किट वोल्टेज को 24V तक क्लैंप कर सकती है, जिससे सर्किट बोर्ड की सुरक्षा सुनिश्चित होती है।

टीवीएस डायोड की भूमिका
सामान्यतः, टीवीएस डायोड के कार्य इस प्रकार हैं:
(1) सिग्नल और पावर लाइनों में टीवीएस डायोड जोड़ने से माइक्रोप्रोसेसर या सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर को तात्कालिक वसा वृद्धि, जैसे इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज प्रभाव, एसी पावर सर्ज और स्विचिंग पावर सप्लाई शोर के कारण खराब होने से रोका जा सकता है।
(2) इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज प्रभाव 10000V और 60A से अधिक के पल्स उत्पन्न कर सकता है, और 10ms तक रह सकता है; जबकि सामान्य TTL उपकरण, 10ms से अधिक के 30V पल्स का सामना करने पर, क्षति का कारण बनेंगे। TVS डायोड का उपयोग उपकरणों को नुकसान पहुँचाने वाले पल्स को प्रभावी ढंग से अवशोषित कर सकता है और बसों के बीच स्विचिंग के कारण होने वाले हस्तक्षेप (क्रॉसस्टॉक) को समाप्त कर सकता है।
(3) सिग्नल लाइन और ग्राउंड के बीच टीवीएस डायोड लगाने से डेटा और कंट्रोल बस को अनावश्यक शोर से प्रभावित होने से रोका जा सकता है।

टीवीएस डायोड कैसे काम करते हैं
क्षणिक वोल्टेज दमनक (TransientVoltageSuppressor) को टीवीएस ट्यूब कहा जाता है। टीवीएस ट्यूब की विद्युत विशेषताएँ पीएन जंक्शन क्षेत्र, डोपिंग सांद्रता और वेफर प्रतिरोध द्वारा निर्धारित होती हैं। इसकी सर्ज करंट को झेलने की क्षमता इसके पीएन जंक्शन क्षेत्र के समानुपाती होती है। टीवीएस का व्यापक रूप से अर्धचालकों और संवेदनशील उपकरणों की सुरक्षा में उपयोग किया जाता है, आमतौर पर द्वितीयक विद्युत आपूर्ति और सिग्नल सर्किट, और एंटीस्टैटिक की सुरक्षा के लिए। इसकी विशेषताएँ तीव्र प्रतिक्रिया (पीएस स्तर), छोटे आकार, उच्च पल्स शक्ति और कम क्लैम्पिंग वोल्टेज हैं। इसकी 10/1000μs तरंग पल्स शक्ति 400W से 30KW तक होती है, और पल्स पीक करंट 0.52A से 544A तक होता है; ब्रेकडाउन वोल्टेज के मान 6.8V से 550V तक होते हैं, जो विभिन्न वोल्टेज वाले सर्किट में उपयोग के लिए सुविधाजनक है।
डिवाइस सर्किट में समानांतर में जुड़ा हुआ है। जब सर्किट सामान्य रूप से काम कर रहा होता है, तो यह कट-ऑफ स्थिति (उच्च प्रतिरोध स्थिति) में होता है, जो सर्किट के सामान्य संचालन को प्रभावित नहीं करता है। जब सर्किट में असामान्य ओवरवॉल्टेज होता है और यह अपने ब्रेकडाउन वोल्टेज तक पहुंचता है, तो यह जल्दी से उच्च प्रतिरोध स्थिति से उच्च प्रतिरोध स्थिति में बदल जाता है। कम-प्रतिबाधा स्थिति तात्कालिक धारा के लिए एक कम-प्रतिबाधा चालन पथ प्रदान करती है, और साथ ही असामान्य उच्च वोल्टेज को एक सुरक्षित स्तर के भीतर दबा देती है, जिससे संरक्षित आईसी या सर्किट की रक्षा होती है; जब असामान्य ओवरवॉल्टेज गायब हो जाता है, तो यह उच्च-प्रतिबाधा स्थिति में वापस आ जाता है, और सर्किट सामान्य रूप से काम करता है।

टीवीएस डायोड विशेषताएँ

टीवीएस डायोड अभिलक्षणिक वक्र
मुख्य विशेषता पैरामीटर
      ① रिवर्स ऑफ-स्टेट वोल्टेज (कट-ऑफ वोल्टेज) VRWM और रिवर्स लीकेज करंट IR: रिवर्स ऑफ-स्टेट वोल्टेज (कट-ऑफ वोल्टेज) VRWM उच्चतम वोल्टेज को इंगित करता है जिस पर टीवीएस ट्यूब संचालित नहीं होती है, और इस वोल्टेज IR के तहत केवल एक छोटा रिवर्स लीकेज करंट होता है।
      ② ब्रेकडाउन वोल्टेज VBR: वोल्टेज जब टीवीएस ट्यूब निर्दिष्ट परीक्षण वर्तमान आईटी से गुजरती है, जो संकेत वोल्टेज है जो दर्शाता है कि टीवीएस ट्यूब चालू है (पी 4 एसएमए, पी 6 एसएमबी, 1.5 एसएमसी, पी 4 केई, पी 6 केई, और 1.5 केई श्रृंखला मॉडल में संख्याएं ब्रेकडाउन हैं वोल्टेज का नाममात्र मूल्य, आंकड़ों की अन्य श्रृंखला रिवर्स ऑफ-स्टेट वोल्टेज मान हैं)।
टीवीएस ट्यूब के ब्रेकडाउन वोल्टेज की त्रुटि सीमा ±5% है (बिना "ए" वाली त्रुटि सीमा ±10% है)।
       ③पल्स पीक करंट IPP: 10/1000μs तरंग की अधिकतम पीक करंट जिसे TVS ट्यूब पास होने देती है (8/20μs तरंग की पीक करंट लगभग 5 गुना होती है), इस करंट वैल्यू से अधिक होने पर स्थायी क्षति हो सकती है। इसी श्रृंखला में, ट्यूब का ब्रेकडाउन वोल्टेज जितना ज़्यादा होगा, पास होने वाली पीक करंट उतनी ही कम होगी।
       ④अधिकतम क्लैम्पिंग वोल्टेज VC: पल्स पीक करंट IPP प्रवाहित होने पर TVS ट्यूब के दोनों सिरों पर प्रस्तुत वोल्टेज।
       ⑤पल्स पीक पावर पीएम: पल्स पीक पावर पीएम 10/1000μs तरंग के पल्स पीक करंट आईपीपी और अधिकतम क्लैंपिंग वोल्टेज वीसी, यानी पीएम=आईपीपी*वीसी के उत्पाद को संदर्भित करता है।

टीवीएस डायोड अनुप्रयोग
      500 पल्स पीक करंट IPP और अधिकतम क्लैम्पिंग वोल्टेज VC का चयन: जब अकेले TVS ट्यूब का उपयोग किया जाता है, तो लाइन पर दिखाई देने वाले अधिकतम सर्ज करंट के अनुसार उपयुक्त IPP मॉडल का चयन किया जाना चाहिए। जब TVS ट्यूब को दूसरे स्तर की सुरक्षा के रूप में उपयोग किया जाता है, तो आमतौर पर 600W ~ XNUMXW पर्याप्त होता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस समय अधिकतम क्लैम्पिंग वोल्टेज VC, संरक्षित उपकरण द्वारा झेली जा सकने वाली अधिकतम सर्ज वोल्टेज (सुरक्षा वोल्टेज) से अधिक नहीं होनी चाहिए।
       ② सिग्नल ट्रांसमिशन सर्किट सुरक्षा के लिए उपयोग किए जाने पर, प्रेषित सिग्नल की आवृत्ति या संचरण दर पर ध्यान देना आवश्यक है। जब सिग्नल आवृत्ति (संचरण दर) ≥ 10MHz (Mb/s) हो, तो Cj ≤ 60pF होना चाहिए; जब सिग्नल आवृत्ति (संचरण दर) ≥ 100MHz (Mb/s) हो, तो Cj ≤ 20pF होना चाहिए। जब सिग्नल आवृत्ति या संचरण दर अधिक हो, तो कम धारिता वाली श्रृंखला ट्यूब का चयन किया जाना चाहिए। जब कम धारिता वाली श्रृंखला अभी भी आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर पाती है, तो कुल समतुल्य धारिता को कम करने और संचरण सिग्नल आवृत्ति को बढ़ाने के लिए TVS ट्यूब को तीव्र पुनर्प्राप्ति डायोड से बने ब्रिज से जोड़ा जाना चाहिए। नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए सर्किट के लिए, अधिकतम संचरण आवृत्ति 20MHz से ऊपर पहुँच सकती है।

टीवीएस1 ट्रांसफार्मर सहित पूरे सर्किट की सुरक्षा करता है।
TVS2, अगले सर्किट (ट्रांसफार्मर को छोड़कर पूरे सर्किट) के लिए उच्च स्तर की सुरक्षा प्रदान करता है। ट्रांसफार्मर की भौतिक प्रकृति एक बड़े श्रेणी प्रतिरोध के रूप में होने के कारण, किसी उछाल से टकराने पर सर्किट के टूटने की संभावना बहुत कम होती है।
TVS3 लोड के लिए व्यापक सुरक्षा प्रदान करता है। यहाँ, कम लागत वाले एकध्रुवीय TVS डायोड का उपयोग किया जाता है। यदि सर्किट में केवल TVS3 का उपयोग किया जाता है, तो चूँकि ब्रिज TVS द्वारा सुरक्षित नहीं है, इसलिए क्षति से बचने के लिए ब्रिज में उच्च वोल्टेज और धारा अनुपात वाले उपकरण का उपयोग किया जाना चाहिए।

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