- 発行日 2023年7月21日
- 最終変更日 2024年1月18日
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TVSダイオードの基礎知識
この記事では、要件に合わせたさまざまなタイプのTVSダイオードを紹介しています。
TVSダイオードとは？
TVS（Transient Voltage Suppressors）ダイオードは、半導体などの部品を保護するために使用される部品です。電圧スパイクに反応し、回路に入る前に電圧を一定量に抑えるよう設計されています。空気管や水道管のフィルターと同じような働きをします。
TVSダイオードは、IC（集積回路）などの電子部品や回路において、過電圧やアーク、EFT（Electrical Fast Transients）、ESD（Electrostatic Discharge）、誘導負荷スイッチング、さらには落雷の影響から保護するために使用されます。
TVSダイオードの用途・使用例としては、以下の部品・機器の保護があります。
- MOSメモリ
- 通信機器
- マイクロプロセッサー
- ACパワーライン
- 電子機器
この部品は、標準的なダイオードと比較して、より大きなP-N接合断面積を特徴としています。この設計は、TVSダイオードがより大きな電流を安全にアースすることができることを意味し、被害を及ぼす可能性を最小限に抑えます。また、高い過渡電流のスパイクに素早く反応し、電圧を抑制して回路を確実に保護します。
TVSダイオードの動作原理は？
スパイクや過電圧の事象は、内部または外部の様々な要因によって引き起こされます。過電圧は、繰り返し発生するものと一度だけ発生するものがあり、また過電圧の持続時間や強度も大きく異なるため、予測が困難な場合があります。そのため、TVSダイオードは過電圧のリスクから回路を保護するために使用すべき必須のデバイスです。
TVSダイオードは、通常、回路と並列に配置されます。回路を保護するために電流をフィルタリングし、任意の時間にジャンクションを通過することができる電圧の量を抑制するように作用することができます。これは、スパイクが発生した場合に有効です。抑制作用により、電圧を設定レベルに制限し、余分な電圧を回路からアースへ送ります。
TVSダイオードのしくみ
この図は、TVS が過電流をグランドに転換する方法を示しています。電圧が、TVS の抑圧電圧レベルに制限されることを示しています。
TVSダイオードの選び方
本質的に、TVS ダイオードの選択には、さまざまな要因によって異なります。TVSダイオードの選択ガイドは、用途に応じた最適なコンポーネントを選択するために役立つはずですが、TVSダイオードを選択する際に注意すべきポイントがあります。
以下の属性を常に考慮する必要があります。
- 構成
- 抑制電圧
- ピークパルス電流
- 寸法
上記に加えて、考慮すべき点は以下の通りです。
- ブレークダウン電圧 - ダイオードが保護を提供し、回路からグランドに電流を伝導し始める定格電圧
- 逆方向スタンドオフ電圧 - 超えてはならない動作電圧
最後に、TVSダイオードを選ぶ際に考慮しなければならないのは、具体的なダイオードの種類です。以下に、主要なタイプを詳細に説明します。
TVSダイオードの種類
ツェナーダイオードは、一般的なTVSダイオードです。この部品は、ブレークダウン電圧（ツェナー電圧）が低下しており、ダイオードを通過する電流をツェナー電圧に近づけて、ブレークダウンを制御することができます。また、基準電圧の生成にも使用でき、過電圧やESDに対する回路保護を提供します。
ツェナーダイオードは高周波回路や高速データ回線に適切です。低エネルギーの処理に限定されるため、この種の回路では分流や電流抑制に広く使用されています。
TVSダイオードは、自動車産業において、過渡的なスパイクや放電による損傷から敏感なコンポーネントや半導体デバイスを保護するために使用されています。例えば、オルタネータやレギュレータの近く（電界減衰やロードダンプなどの高エネルギー事象から保護）、電子データバス（ESD事象から保護）など、自動車内のさまざまな場所で使用され、保護を提供します。
双方向性ダイオードは、正と負の両方の電圧で動作させることができます。このため、正または負の電圧のどちらか一方でのみ動作し、両方を許容しない一方向性ダイオードよりも汎用性があります。
他のタイプのTVSダイオードも双方向性です。例えば、ツェナーダイオードは双方向性であるため、回路内で変化する電圧に対処するのに適しています。
クランピングボルテージダイオード
クランピング電圧ダイオードもまた、標準的なダイオードの一種です。この用語は主に、過電流や過電圧から敏感なデバイスを保護するための抑制を指します。
特殊なクランプダイオードは、これらの高電圧をうまく処理し、余分な電圧を迂回させ、残留する電圧を抑制することができます。さらに、TVSクランプダイオードは、特に敏感な部品や回路の保護に使用することができ、過電圧に他の方法よりも迅速に反応し、損傷の可能性を低減します。
すべてのダイオードがESDに敏感というわけではないので、ESD保護を確実にする必要がある場合は、適切なデバイスを選択することが重要です。ESDダイオードは、グラウンドとの距離をできるだけ短くし、トレース上に配置する必要があります。
ESD 保護ダイオードは、高電圧の ESD事象から IC を保護するために設計されています。異常電圧を吸収して回路を保護し、誤動作を防止します。ESD事象が発生すると、デバイスは破壊され、低インピーダンスの経路を作り、電流の流れを制限してグランドに転換し、回路を保護します。
リテルヒューズは電子部品の大手サプライヤーであり、市場をリードする回路保護デバイスを提供しています。リテルヒューズのダイオードは高品質で、強力な保護機能を備えているため、多くの用途において優れた選択肢です。
リテルヒューズの部品および半導体は、あらゆる回路に適合するよう、さまざまなタイプおよび構成で提供されています。様々なオプションから、お客様の要件に最適なタイプをお選びください。
保護ダイオード
保護ダイオードは、電流が順方向に流れる回路に使用することができます。このダイオードは、逆方向の電流に反応するデバイスを保護するために設計されています。基本的に、保護ダイオードの役割は、逆電圧から回路を保護することです。
保護ダイオードを選ぶ際には、逆電圧のピーク値を確認することが重要です。
過電流抑制ダイオード（Transient Suppression Diode、Transorb）は、ESDイベントなどの過電圧を抑制するために使用される部品です。抑制された電圧は接地されるため、スパイクによる回路や繊細な部品の損傷を防ぐことができます。
これらのデバイスは、中程度の周波数の回路やアプリケーションに最適で、素早く動作し、使いやすく、一方向性または双方向性のいずれかの形式で利用できます。しかし、過渡電流抑制ダイオードは、静電容量が高いため周波数が制限され、他の選択肢に比べて高価になる場合があります。
トランシルダイオード
トランシルダイオードは、スパイクやサージから回路や敏感な部品を保護するために設計された別のバリエーションです。一方向性ダイオードと双方向性ダイオードがあり、PC、医療機器、無線通信システムなどさまざまなシステムで使用されています。
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