TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管簡單介紹

今天我們來講一下電子設(shè)計(jì)中很常用的、筆者幾乎做的每一塊電路板上都有使用的一種基礎(chǔ)電子元器件—TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管。（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)整理撰寫，希望對(duì)大家有所幫助）

什么是TVS

瞬態(tài)電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor)簡稱TVS，是一種二極管形式的高效能保護(hù)器件。當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量脈沖沖擊時(shí)，它能以皮秒(pS)量級(jí)的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗崭哌_(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓鉗位于一個(gè)預(yù)定值，免受各種浪涌脈沖的沖擊，有效地保護(hù)電子線路中的元器件。

貼片TVS二極管

TVS的特性

TVS二極管是在穩(wěn)壓二極管的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是一種二極管形式的新型高效能保護(hù)器件。TVS通常采用二極管式的軸向引線封裝結(jié)構(gòu)，TVS的核心單元主要材料為半導(dǎo)體硅片或硒片，有單極型和雙極型兩種結(jié)構(gòu)，單極型TVS有一個(gè)PN結(jié)，雙極型TVS有兩個(gè)PN結(jié)。TVS的PN結(jié)經(jīng)玻璃純化保護(hù)由引線引出，再經(jīng)改性環(huán)氧樹脂封裝制成。

TVS特性曲線

由上圖左側(cè)曲線可以看出，當(dāng)TVS二極管兩端的反向電壓增加到Vb(擊穿電壓)時(shí)阻抗驟然降低，會(huì)通過大電流，并將電壓鉗位到Vb。單看左側(cè)曲線，TVS管和普通穩(wěn)壓管的擊穿特性基本一致，是典型的利用PN結(jié)雪崩效應(yīng)的器件。

其實(shí)不然，左側(cè)曲線只反映了TVS特性的一部分，必須補(bǔ)充右邊所示的特性曲線才能反應(yīng)TVS二極管的全部特性。右側(cè)黑色曲線為TVS受到的大電流脈沖曲線，電流由很小的值突然上升到峰值電流，然后再緩慢下降。是雷擊等高壓的沖擊所致。右側(cè)紅色曲線為TVS二極管兩端電壓變化曲線，當(dāng)電流突然上升時(shí)，TVS兩端電壓也隨之上升，但最高只到Vc，這個(gè)值就是最大鉗位電壓，比擊穿電壓Vb略大，從而對(duì)后面的元器件起到了保護(hù)作用。

TVS的應(yīng)用

靜電放電效應(yīng)能釋放超過1000V、10A以上的脈沖，并能持續(xù)10ms；而一般的TTL器件，遇到超過30ms的10V脈沖時(shí)，便可能會(huì)損壞。將TVS二極管加在信號(hào)及電源線上，能防止微處理器及電路板上其他IC免受瞬間的脈沖沖擊，如靜電放電效應(yīng)、交流電源的浪涌及開關(guān)電源的噪音等。

TVS基礎(chǔ)應(yīng)用電路

TVS目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊設(shè)備、交/ 直流電源、汽車電子、電子鎮(zhèn)流器、家用電器、工業(yè)儀器儀表、RS232/422/423/485、I/O口、CAN、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、3G、4G、數(shù)字照相機(jī)的保護(hù)、共模/差模保護(hù)、聲頻/視頻輸入、傳感器/變送器、工控回路、繼電器、接觸器噪音的抑制等各個(gè)領(lǐng)域。

TVS選用技巧

1、確定待保護(hù)電路的直流電壓或持續(xù)工作電壓。如果是交流電，應(yīng)計(jì)算出最大值，即用有效值乘以1.414。

2、TVS的反向截止電壓(VRWM)即工作電壓，所選TVS的VRWM應(yīng)大于上述步驟1所規(guī)定的操作電壓。這就保證了在正常工作條件下，TVS吸收的電流可忽略不計(jì)。如果步驟1所規(guī)定的電壓高于TVS的VRWM，TVS將吸收大量的漏電流而處于雪崩擊穿狀態(tài)，從而影響電路的工作增加功耗。

3、根據(jù)干擾脈沖的功率、波形和脈沖持續(xù)時(shí)間，來確定TVS峰值脈沖電流、功率。

4、所選TVS的最大鉗位電壓(VC)應(yīng)低于被保護(hù)電路所允許的最大承受電壓。

5、單極性還是雙極性：常常會(huì)出現(xiàn)這樣的誤解，即雙向TVS用來抑制反向浪涌脈沖，其實(shí)并非如此。雙向TVS是用于交流電或來自正負(fù)雙向脈沖的場(chǎng)合。如果電路只有正向電平信號(hào)，那么單向TVS就足夠了。

6、如果無法確定浪涌脈沖功率的大概范圍，一般來說，選擇功率大一些的TVS比較好。

TVS的幾個(gè)重要參數(shù)

反向截止電壓(VRWM)：TVS二極管不導(dǎo)通的最高電壓。這個(gè)電壓下的電流稱為反向漏電流IR。

擊穿電壓(VBR)：TVS在此電壓時(shí)阻抗驟減至導(dǎo)通，處于雪崩擊穿狀態(tài)。

測(cè)試電流(IT)：測(cè)試電流，用來規(guī)定TVS的反向擊穿電壓(VBR)，一般取1mA或10mA。

最大反向漏電流(IR)：在工作電壓下測(cè)得的TVS最大漏電流。

脈沖峰值電流(IPP)：TVS所能承受的最大電流，超過這個(gè)電流TVS就可能會(huì)損壞。

最大鉗位電壓(VC)：當(dāng)TVS承受瞬態(tài)高能量脈沖沖擊時(shí)，流過大電流，所能承受的峰值為IPP，兩端電壓由VRWM值上升到VC值就不再上升，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。

TVS選型參數(shù)