ความกระชับกระแสสูงและกระชับกระแสกระแสระยะสั้น มีผลต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในระดับที่แตกต่างกัน ตั้งแต่ความผิดพลาดเล็ก ๆ ที่น่ารําคาญจนกระทั่งผลร้ายแรงที่ทําให้เกิดความเสียหายต่อองค์ประกอบวงจรสาเหตุของอาการชั่วคราวเหล่านี้หลากหลายรวมถึงสายฟ้า ไฟไฟฟ้าสแตติก และการชาร์จที่ผลักดัน (รูป 1)
รูปที่ 1 อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่คุ้มกันอาจเกิดจากสายฟ้า ไฟฟ้าสแตติก หรือการชาร์จที่ผลักดัน เป็นต้น ซึ่งอาจทําให้เกิดความเสียหายอย่างร้ายแรง
อุปกรณ์สั้นแบบนี้สามารถผลิตกระแทกด้วยความกระชับกําลังสูงสุด ตั้งแต่หลายร้อยโวลต์ ถึงหลายหมื่นโวลต์ และกระแสไฟฟ้าสูงถึงกิโลแอมเปอร์มีความยาวตั้งแต่ร้อยๆ นาโนวินาที ถึงมิลลิวินาที.
การลดขนาดของ IC และโปรเซสเซอร์ และการลดความกระชับกระแสไฟฟ้าทําให้พวกเขามีความรู้สึกต่อปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงไฟฟ้ามากขึ้นนี่คือความจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสําหรับรถที่ควบคุมโดยระบบอิเล็กทรอนิกส์หลายรวมถึงเครื่องยนต์ การควบคุมการขับเคลื่อน การเบรก เครื่องปรับอากาศ และเครื่องบันเทิง
เพื่อปกป้องวงจรที่รู้สึกไว มีกลยุทธ์การออกแบบที่หลากหลายถูกพัฒนา รวมถึงสายไฟที่ป้องกัน, เครื่องกรอง, เครื่องกดลอก, และอุปกรณ์ clampingขณะที่การยับยั้ง arc และการป้องกัน clamp เป็นการทํางาน. อุปกรณ์ดึงดูดวงโค้ง เช่นช่องว่างกระเพาะ, ท่อการปล่อยก๊าซ, และ thyristors ส่งกระแสผ่านไปยังพื้นดินเพื่อปกป้องวงจร. เมื่ออุปกรณ์ดึงดูดวงโค้งทํางาน,อุปกรณ์ที่คุ้มกันไม่ทํางานแต่เมื่อความลับหายไป อุปกรณ์สามารถทํางานได้ปกติ
อุปกรณ์กั้นประกอบด้วยวาริสตอร์โอกไซด์โลหะ (MOV), ไดโอเดสเซนเนอร์และไดโอเดสลเวนช์ (TVS) การยับยั้งความดันระยะสั้น ที่รักษาความดันคงที่ผ่านอุปกรณ์ที่คุ้มครองโดยการเปลี่ยนแปลงอัมพานซ์เทคโนโลยีเหล่านี้สามารถใช้ได้แยกกันหรือพร้อมกัน ไดโอเดส TVS ถูกใช้อย่างแพร่หลายเป็นอุปกรณ์ clamping เนื่องจากการตอบสนองอย่างรวดเร็วและการสูญเสียพลังงานขนาดใหญ่
ไดโอเดสลดความดันระยะสั้น
ไดโอเดส TVS เป็นไดโอเดสลเวนช์ที่ใช้เป็นอุปกรณ์ clamping เมื่อความแรงกระตุ้นที่นําไปใช้เกินความแรงกระตุ้นลเวนช์ความเสียมันหลีกเลี่ยงกระแสไฟฟ้าที่เกิน และถือหรือกั้นความกระแสไฟฟ้าที่ความสามารถคงที่. เมื่อความดันที่ใช้ได้ต่ํากว่าค่าความเสีย มันจะรีเซ็ตเอง
ไดโอเดส TVS สามารถใช้เป็นอุปกรณ์แบบเดียวเพื่อป้องกันการผ่านของอุปกรณ์แบบเดียวหรือแบบสองทิศเพื่อป้องกันการผ่านของขั้วใด (รูป 2)อุปกรณ์สองทิศสามารถเป็น symmetric, ติดต่อกับความกระชับกําลังขั้วใด ๆ ด้วยความกว้างเท่ากัน, หรือไม่เท่าเทียมกัน, ติดต่อกับระดับความกระชับกําลังที่แตกต่างกันตามความขั้วของ transient
รูปที่ 2: ลักษณะการแยกกระแสกระแสไฟฟ้าของเครื่อง TVS สามเครื่อง และสัญลักษณ์แผนภาพของพวกเขา
หลักการทํางานของไดโอเดส TVS แบบเดียว คล้ายกับไดโอเดสเรียบง่ายมันคือบนเมื่อ bias ต่อไปถูกนําไปใช้และไม่เมื่อ bias กลับถูกนําไปใช้จนกระทั่งความแรงกดดันการแยก (VBR) ของไดโอเดสถูกเกินเมื่อความดันที่ใช้เกิน VBR ไดโอ้ดถูกเปิดและความดันที่ปลายทั้งสองยังคงในความดันคลับ (VC)พลังงานสูงสุดที่ไดโอ้ดนี้สามารถ dissipate คือปริมาณแรงกระแทกสูงสุด (IPP) x VC.
ไดโอเดส TVS สองทิศทาง เท่ากับไดโอเดสสองทิศหลังต่อหลัง เมื่อความดันการแยก (VBR) ไม่เกินในทิศทางใด ๆ เพียงกระแสกระแสรั่วกลับเล็ก ๆ (IR)การปฏิบัติงานนี้เป็น symmetric เพราะความเข้มข้นความแรงดันการแยกเป็นเหมือนกันสําหรับสถานการณ์ bias ทั้งสอง.
ไดโอเดส TVS ที่ไม่เท่าเทียมกันประพฤติคล้ายกับอุปกรณ์สองทิศ แต่ความแรงดันการแยก (VBR1 และ VBR2) ต่างกัน
ไดโอเดส TVS ที่ไม่เท่าเทียมกัน
คุณอาจอยากรู้ว่าทําไมต้องมีไดโอ้ด TVS ที่ไม่สมมาตร องค์ประกอบเหล่านี้ถูกออกแบบมาเพื่อปกป้องไดโอ้ดเกตใน MOSFETs ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เนื่องจากความเร็วในการสลับของ SiCไดรฟ์เหล่านี้มีความเปราะบางต่อความเสียหายเนื่องจากความกระชับกําลังเกินลองดู SiC MOSFET หรือเครื่องเปลี่ยนแรงดึงสําหรับการชาร์จบนเครื่อง (รูป 3)