TVS二极管

发布时间：2023-05-16 15:32
作者：Ameya360
来源：网络
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　　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

　　瞬态(瞬变)电压抑制二极管简称TVS器件，在规定的反向应用条件下，当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很低的导通值，允许大电流通过，并将电压箝制到预定水平，从而有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏。TVS能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦，其箝位响应时间仅为1ps(10^-12S)。TVS允许的正向浪涌电流在T =25℃，T=10ms条件下，可达50~200A 。双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压箝制到预定水平，双向TVS适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。


TVS器件选用注意事项

　　在选用TVS时，应考虑以下几个主要因素:

　　(1)若TVS有可能承受来自两个方向的尖峰脉冲电压(浪涌电压)冲击时，应当选用双极性的，否则可选用单极性。(2)所选用TVS的Vc值应低于被保护元件的最高电压。Vc是二极管在截止状态的电压，也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压，它不能大于被保护回路的可承受极限电压，否则器件面临被损坏的危险。

　　(3)TVS在正常工作状态下不要处于击穿状态，最好处于VR以下，应综合考虑VR和VC两方面的要求来选择适当的TVS。

　　(4)如果知道比较准确的浪涌电流IPP，则可利用VCIpp来确定功率;如果无法确定IPP的大致范围，则选用功率大些的TVS为好。PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大;在给定的功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。

　　(5)TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01%。如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，不然有可能损坏TVS。

　　(6)对于小电流负载的保护，可有意识地在线路中增加限流电阻，只要限流电阻的阻值适当，一般不会影响线路的正常工作，但限流电阻对干扰所产生的电流却会大大减小。但这样可能选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载线路进行保护。

　　(7)电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，这是在特定的1 MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰减。因此，C是数据接口电路选用TVS的重要参数。对于数据/信号频率越高的回路，二极管的电容对电路的干扰越大，形成噪声或衰减信号强度也大，因此，需要根据回路的特性来决定所选器件的电容范围。高频回路一般选择电容应尽量小(如LCTVS、低电容TVS，电容不大于3 pF)，而对电容要求不高的回路，电容的容量选择可高于40pF。

　　(8)为了满足IEC61000-4-2国际标准，TVS二极管必须达到可以处理最小8 KV(MB，接触)和15 kV(BM,空气)的ESD冲击，有的半导体生产厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。而对于某些有特殊要求的便携设备应用，设计者可以按需要挑选器件。

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