TVS二極管原理-TVS二極管參數知識

TVS二極管，又稱為瞬態抑制二極管，是普遍使用的一種新型高效電路保護器件，它具有極快的響應時間（亞納秒級）和相當高的浪涌吸收能力。當它的兩端經受瞬間的高能量沖擊時，TVS能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變為低阻抗，以吸收一個瞬間大電流，把它的兩端電壓箝制在一個預定的數值上，從而保護后面的電路元件不受瞬態高壓尖峰脈沖的沖擊。

TVS二極管與常見的穩壓二極管的工作原理相似，如果高于標志上的擊穿電壓，TVS二極管就會導通，與穩壓二極管相比，TVS二極管有更高的電流導通能力。TVS二極管的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時，以10^-12S 量級速度，將其兩極間的高阻抗變為低阻抗，同時吸收高達數千瓦的浪涌功率。使兩極間的電壓箝位于一個安全值，有效地保護電子線路中的精密元器件免受浪涌脈沖的破壞。

TVS二極管的器件特性

在規定的反向應用條件下，TVS二極管對受保護的線路呈高阻抗狀態。當瞬間電壓超過其擊穿電壓時，TVS二極管就會提供一個低阻抗的路徑，并通過大電流方式使流向被保護元器件的瞬間電流分流到TVS二極管，同時將受保護元器件兩端的電壓限制在TVS的箝制電壓。當過壓條件消失后，TVS二極管又恢復到高阻抗狀態。與陶瓷電容相比，TVS二極管可以承受15 kV的電壓，但陶瓷電容對高壓的承受能力比較弱。5 kV的沖擊就會造成約10％陶瓷電容失效，而到10 kV時，其損壞率將高達到60％。

TVS二極管器件的主要參數

（1）最小擊穿電壓VBR

當TVS流過規定的電流時，TVS兩端的電壓稱為最小擊穿電壓，在此區域，TVS二極管呈低阻抗的通路。在25℃時，低于這個電壓，TVS二極管是不會發生雪崩擊穿的。

（2）額定反向關斷電壓VWM

VWM是TVS二極管在正常狀態時可承受的電壓，此電壓應大于或等于被保護電路的正常工作電壓。但它又需要盡量與被保護電路的正常工作電壓接近，這樣才不會在TVS二極管工作以前使整個電路面對過壓威脅。按TVS二極管的VBR與標準值的離散度，可把VBR分為5％和10％兩種，對于5％的VBR來說，VWM=0.85VBR腿；而對于10％的VBR來說，VWM=0.81VBR。

（3）最大峰值脈沖電流IPP

IPP是TVS二極管在反向狀態工作時，在規定的脈沖條件下，器件允許通過的最大脈沖峰值電流。

（4）箝位電壓Vc

當脈沖峰值電流Ipp流過TVS二極管時，其兩端出現的最大電壓值稱為箝位電壓Vc。Vc和Ipp反映了TVS二極管的浪涌抑制能力。通常把Vc與VBR之比稱為箝位因子（系數），其值一般在1.2～1.4之間。實際使用時，應使Vc不大于被保護電路的最大允許安全電壓，否則被保護器件將面臨被損壞的可能。

（5）最大峰值脈沖功耗PM

PM通常是最大峰值脈沖電流Ipp與箝位電壓Vc的乘積，也就是最大峰值脈沖功耗。它是TVS二極管能承受的最大峰值脈沖功耗值。在給定的最大鉗位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大。另外，峰值脈沖功耗還與脈沖波形、脈沖持續時間和環境溫度有關。而且，TVS二極管所能承受的瞬態脈沖是不可重復施加的。

（6）電容量C

TVS二極管的電容是由其硅片的截面積和偏置電壓來決定的，它是在1 MHz特定頻率下測得的。C的大小與TVS二極管的電流承受能力成正比，C太大，將使信號衰減。因此，電容C是數據接口電路選用TVS二極管的重要參數。

（7）漏電流IR

IR是最大反向工作電壓施加到TVS二極管上時，TVS管的漏電流。當TVS二極管用于高阻抗電路時，這個漏電流IR一個重要參數。

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