TVS瞬态电压抑制二极管简单介绍

今天我们来讲一下电子设计中很常用的、笔者几乎做的每一块电路板上都有使用的一种基础电子元器件—TVS瞬态电压抑制二极管。（根据经验整理撰写，希望对大家有所帮助）

什么是TVS

瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)简称TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量脉冲冲击时，它能以皮秒(pS)量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压钳位于一个预定值，免受各种浪涌脉冲的冲击，有效地保护电子线路中的元器件。

贴片TVS二极管

TVS的特性

TVS二极管是在稳压二极管的基础上发展而来的，是一种二极管形式的新型高效能保护器件。TVS通常采用二极管式的轴向引线封装结构，TVS的核心单元主要材料为半导体硅片或硒片，有单极型和双极型两种结构，单极型TVS有一个PN结，双极型TVS有两个PN结。TVS的PN结经玻璃纯化保护由引线引出，再经改性环氧树脂封装制成。

TVS特性曲线

由上图左侧曲线可以看出，当TVS二极管两端的反向电压增加到Vb(击穿电压)时阻抗骤然降低，会通过大电流，并将电压钳位到Vb。单看左侧曲线，TVS管和普通稳压管的击穿特性基本一致，是典型的利用PN结雪崩效应的器件。

其实不然，左侧曲线只反映了TVS特性的一部分，必须补充右边所示的特性曲线才能反应TVS二极管的全部特性。右侧黑色曲线为TVS受到的大电流脉冲曲线，电流由很小的值突然上升到峰值电流，然后再缓慢下降。是雷击等高压的冲击所致。右侧红色曲线为TVS二极管两端电压变化曲线，当电流突然上升时，TVS两端电压也随之上升，但最高只到Vc，这个值就是最大钳位电压，比击穿电压Vb略大，从而对后面的元器件起到了保护作用。

TVS的应用

静电放电效应能释放超过1000V、10A以上的脉冲，并能持续10ms；而一般的TTL器件，遇到超过30ms的10V脉冲时，便可能会损坏。将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器及电路板上其他IC免受瞬间的脉冲冲击，如静电放电效应、交流电源的浪涌及开关电源的噪音等。

TVS基础应用电路

TVS目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/ 直流电源、汽车电子、电子镇流器、家用电器、工业仪器仪表、RS232/422/423/485、I/O口、CAN、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、3G、4G、数字照相机的保护、共模/差模保护、声频/视频输入、传感器/变送器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。

TVS选用技巧

1、确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电，应计算出最大值，即用有效值乘以1.414。

2、TVS的反向截止电压(VRWM)即工作电压，所选TVS的VRWM应大于上述步骤1所规定的操作电压。这就保证了在正常工作条件下，TVS吸收的电流可忽略不计。如果步骤1所规定的电压高于TVS的VRWM，TVS将吸收大量的漏电流而处于雪崩击穿状态，从而影响电路的工作增加功耗。

3、根据干扰脉冲的功率、波形和脉冲持续时间，来确定TVS峰值脉冲电流、功率。

4、所选TVS的最大钳位电压(VC)应低于被保护电路所允许的最大承受电压。

5、单极性还是双极性：常常会出现这样的误解，即双向TVS用来抑制反向浪涌脉冲，其实并非如此。双向TVS是用于交流电或来自正负双向脉冲的场合。如果电路只有正向电平信号，那么单向TVS就足够了。

6、如果无法确定浪涌脉冲功率的大概范围，一般来说，选择功率大一些的TVS比较好。

TVS的几个重要参数

反向截止电压(VRWM)：TVS二极管不导通的最高电压。这个电压下的电流称为反向漏电流IR。

击穿电压(VBR)：TVS在此电压时阻抗骤减至导通，处于雪崩击穿状态。

测试电流(IT)：测试电流，用来规定TVS的反向击穿电压(VBR)，一般取1mA或10mA。

最大反向漏电流(IR)：在工作电压下测得的TVS最大漏电流。

脉冲峰值电流(IPP)：TVS所能承受的最大电流，超过这个电流TVS就可能会损坏。

最大钳位电压(VC)：当TVS承受瞬态高能量脉冲冲击时，流过大电流，所能承受的峰值为IPP，两端电压由VRWM值上升到VC值就不再上升，从而实现保护作用。

TVS选型参数