TVS瞬态抑制二极管介绍

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2022-11-17 13:43:46 953

电子电路中TVS瞬态抑制二极管可以说是必不可少的一个重要元件，它可以对电路起到很好的保护作用，接下来我们对TVS瞬态抑制二极管做个详细了解。

TVS二极管（Transient voltage suppression diode）也称瞬态电压抑制二极管，可以保护电气设备在导线引入的电压峰尖时不被破坏，是一种电路保护器件。

TVS二极管会和要保护的电路并联。当其电压超过突崩溃准位时，直接分流过多的电流。TVS二极管是箝位器，会抑制超过其崩溃电压的过高电压。当过电压消失时，TVS二极管会自动复归，而其吸收的能量比类似额定的撬棒电路要大很多。 TVS二极管有单向的及双向的。单向的TVS二极管在顺向操作时类似整流子，但在其设计允许承受很大的峰值电流，1.5KE系列的瞬间功率可以到1500 W。双向的TVS二极管可以视为是二个极性相反的雪崩二极管相串联，再和要保护的电路并联。虽然在电路中会标示为二个二极管，不过实际元件是将二个二极管封装在同一个包装中。 TVS二极管过电压反应的速度会比其他的过电压保护元件（例如压敏电阻或是气体放电管）要快。实际的箝位大约只有一皮秒，但因为实际电路中导线存在电感，因此保护元件需容许较长时间的大电压。因此TVS二极管会比其他元件适合保护电路不受很快，而且有破坏性的电压突波。像许多分散式的电路都有这种快速的过电压突波，可能因为内部因素或是外部因素造成，例如闪电或是马达短路。瞬态电压抑制器若使用在超过其设计条件的环境下，可能会损坏。瞬态电压抑制器的失效模式有三种：短路、开路、元件额定下降。

TVS二极管的工作原理

TVS二极管用来保护后段的IC免受由静电和电源波动引起的意外过电压和浪涌的影响。
整流二极管和肖特基势垒二极管利用的是二极管的正向特性，而TVS二极管与齐纳二极管（ZD）一样，利用的是二极管的反向特性。
如下图所示将TVS二极管与IC并联，当电路正常工作时，TVS二极管处于OFF状态，只消耗一定的漏电流。
当被施加了浪涌等过电压时，TVS二极管会变为ON状态，并且TVS侧会消耗脉冲电流，从而钳制过电压并保护后段的IC。

TVS二极管的极性（单向和双向）

TVS二极管的极性是与电路品质相关的项目。
单向TVS可用作LH等单极电路的保护器件，不适用于保护双极电路。
双向TVS可以用于正负两极的保护，因此适用于保护双极电路和CAN等数据线路。
此外，双向TVS也可用于保护单极电路。

TVS与ZD的区别

TVS和ZD在利用二极管的反向特性方面是相同的，但是由于ZD主要用于恒压应用，因此对电压稳定的低电流范围（5mA～40mA）规定了“齐纳电压（VZ）”。
此外，ZD基本上在ON状态下使用。
而TVS为了不影响IC的驱动电压，在电路正常工作期间处于OFF状态，当被施加了浪涌等突发过电压时，击穿电压值变得越发重要。
因此，规定了 .不会导致击穿的两个电压——“截止电压（VRWM）”和“击穿电压（VBR）”。
此外，由于其主要用途是过电压保护，因此，作为保护特性，对几A～几十A范围内的大电流范围特性也有规定。

TVS二极管有以下的规格：
漏电流：在电压小于最大反向关断电压时，可以导通的电流。Leakage current: the amount of current conducted when voltage applied is below the maximum reverse standoff voltage.
最大反向关断电压：在此电压以下，导流电流不明显击穿电压：会出现显导通电流的电压。箝位电压：导通电流会到其额定电流（数百到数千安培）的电压。
杂散电容：未导通的二极管其特性类似电容器，对于高频信号有破坏性的效果，一般会建议选用杂散电压较低的TVS二极管。
杂散电感：因为实际过电压的切换很快，包装的电感是反应速度的限制因素之一。
可吸收的能量：因为暂态很短，所有的能量都变成TVS二极管本身的热，散热片只会影响之后散热需要的时间，无法提升TVS二极管可吸收的能量。因此高能量的TVS二极管也会有较大的体积。若体积不够大，过电压可能会破坏TVS二极管，也就无法保护其他的电路。

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