TVS瞬態抑制二極管介紹

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2022-11-17 13:43:46 944

電子電路中TVS瞬態抑制二極管可以說是必不可少的一個重要元件，它可以對電路起到很好的保護作用，接下來我們對TVS瞬態抑制二極管做個詳細了解。

TVS二極管（Transient voltage suppression diode）也稱瞬態電壓抑制二極管，可以保護電氣設備在導線引入的電壓峰尖時不被破壞，是一種電路保護器件。

TVS二極管會和要保護的電路并聯。當其電壓超過突崩潰準位時，直接分流過多的電流。TVS二極管是箝位器，會抑制超過其崩潰電壓的過高電壓。當過電壓消失時，TVS二極管會自動復歸，而其吸收的能量比類似額定的撬棒電路要大很多。 TVS二極管有單向的及雙向的。單向的TVS二極管在順向操作時類似整流子，但在其設計允許承受很大的峰值電流，1.5KE系列的瞬間功率可以到1500 W。雙向的TVS二極管可以視為是二個極性相反的雪崩二極管相串聯，再和要保護的電路并聯。雖然在電路中會標示為二個二極管，不過實際元件是將二個二極管封裝在同一個包裝中。 TVS二極管過電壓反應的速度會比其他的過電壓保護元件（例如壓敏電阻或是氣體放電管）要快。實際的箝位大約只有一皮秒，但因為實際電路中導線存在電感，因此保護元件需容許較長時間的大電壓。因此TVS二極管會比其他元件適合保護電路不受很快，而且有破壞性的電壓突波。像許多分散式的電路都有這種快速的過電壓突波，可能因為內部因素或是外部因素造成，例如閃電或是馬達短路。瞬態電壓抑制器若使用在超過其設計條件的環境下，可能會損壞。瞬態電壓抑制器的失效模式有三種：短路、開路、元件額定下降。

TVS二極管的工作原理

TVS二極管用來保護后段的IC免受由靜電和電源波動引起的意外過電壓和浪涌的影響。
整流二極管和肖特基勢壘二極管利用的是二極管的正向特性，而TVS二極管與齊納二極管（ZD）一樣，利用的是二極管的反向特性。
如下圖所示將TVS二極管與IC并聯，當電路正常工作時，TVS二極管處于OFF狀態，只消耗一定的漏電流。
當被施加了浪涌等過電壓時，TVS二極管會變為ON狀態，并且TVS側會消耗脈沖電流，從而鉗制過電壓并保護后段的IC。

TVS二極管的極性（單向和雙向）

TVS二極管的極性是與電路品質相關的項目。
單向TVS可用作LH等單極電路的保護器件，不適用于保護雙極電路。
雙向TVS可以用于正負兩極的保護，因此適用于保護雙極電路和CAN等數據線路。
此外，雙向TVS也可用于保護單極電路。

TVS與ZD的區別

TVS和ZD在利用二極管的反向特性方面是相同的，但是由于ZD主要用于恒壓應用，因此對電壓穩定的低電流范圍（5mA～40mA）規定了“齊納電壓（VZ）”。
此外，ZD基本上在ON狀態下使用。
而TVS為了不影響IC的驅動電壓，在電路正常工作期間處于OFF狀態，當被施加了浪涌等突發過電壓時，擊穿電壓值變得越發重要。
因此，規定了*不會導致擊穿的兩個電壓——“截止電壓（VRWM）”和“擊穿電壓（VBR）”。
此外，由于其主要用途是過電壓保護，因此，作為保護特性，對幾A～幾十A范圍內的大電流范圍特性也有規定。

TVS二極管有以下的規格：
漏電流：在電壓小于最大反向關斷電壓時，可以導通的電流。Leakage current: the amount of current conducted when voltage applied is below the maximum reverse standoff voltage.
最大反向關斷電壓：在此電壓以下，導流電流不明顯擊穿電壓：會出現顯導通電流的電壓。箝位電壓：導通電流會到其額定電流（數百到數千安培）的電壓。
雜散電容：未導通的二極管其特性類似電容器，對于高頻信號有破壞性的效果，一般會建議選用雜散電壓較低的TVS二極管。
雜散電感：因為實際過電壓的切換很快，包裝的電感是反應速度的限制因素之一。
可吸收的能量：因為暫態很短，所有的能量都變成TVS二極管本身的熱，散熱片只會影響之后散熱需要的時間，無法提升TVS二極管可吸收的能量。因此高能量的TVS二極管也會有較大的體積。若體積不夠大，過電壓可能會破壞TVS二極管，也就無法保護其他的電路。

TVS二極管至產品詳細網頁

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