一文認(rèn)識TVS 瞬態(tài)抑制二極管
瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS（Transient Voltage Suppressor），是一種具有雙向穩(wěn)壓特性和雙向負(fù)阻特性的過壓保護(hù)器件，類似于壓敏電阻器。它應(yīng)用于各種交流及直流電源電路中，用來抑制瞬間過電壓。當(dāng)被保護(hù)電路瞬間出現(xiàn)浪涌脈沖電壓時(shí)，雙向擊穿二極管能迅速齊納擊穿，由高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，對浪涌電壓進(jìn)行分流和箝位，從而保護(hù)電路中各元件不被瞬間浪涌脈沖電壓損壞。
一、瞬態(tài)怎么理解？
瞬態(tài)是電壓或電流中的短時(shí)間尖峰，會以多種方式損壞電路。有些瞬態(tài)只發(fā)生一次，有些可能是重復(fù)的。這些瞬臺的范圍從幾毫伏到幾千伏，持續(xù)時(shí)間從納秒到數(shù)百毫秒。
瞬態(tài)圖
二、是什么導(dǎo)致電路中的瞬變？
瞬變可能由電路中的內(nèi)部或外部連接引起。例如，由于感應(yīng)負(fù)載開關(guān)或開關(guān)和連接器中的接觸故障，可能會在內(nèi)部產(chǎn)生瞬變。在外部，它可能由于雷擊或感應(yīng)開關(guān)而產(chǎn)生。
三、瞬態(tài)電壓抑制器件 (TVS)
瞬態(tài)電壓抑制器或 TVS 是用于保護(hù)電路免受電壓或電流突然尖峰影響的保護(hù)裝置。保護(hù)電路免受過壓影響的主要方法是將這些 TVS 器件 與電路并聯(lián)。
瞬態(tài)電壓抑制器的類型
有許多類型的 TVS 器件可用于瞬態(tài)電壓抑制，即金屬氧化物壓敏電阻、TVS 二極管、齊納二極管或旁路電容器。
根據(jù)操作，瞬態(tài)電壓抑制器可分為兩類，鉗位和撬棒。
1、鉗位瞬態(tài)電壓抑制器
鉗位裝置將電壓限制在一個固定水平。這樣做時(shí)，它們會吸收過壓事件的多余能量。TVS 二極管是鉗位器件的一個例子。
鉗位器設(shè)備
2、Crowbar 瞬態(tài)抑制二極管
Crowbar 設(shè)備一旦觸發(fā)就會基本上使受保護(hù)線路短路，從而將多余的能量從受保護(hù)電路中轉(zhuǎn)移出去。正如你在下圖中看到的那樣，當(dāng)檢測到觸發(fā)電壓（尖峰）時(shí)，crowbar 設(shè)備將電路短路，因此線路電壓降低，然后在 crowbar 設(shè)備斷開電路的某個時(shí)間后，線路電壓再次上升到穩(wěn)定狀態(tài)電路的正常運(yùn)行。
Crowbar 設(shè)備
四、瞬態(tài)電壓抑制二極管——TVS二極管
瞬態(tài)電壓抑制二極管是一種固態(tài) PN 結(jié)二極管，專門設(shè)計(jì)用于消除對敏感半導(dǎo)體和電路的突然或瞬時(shí)過電壓影響。瞬態(tài)電壓抑制二極管是一種鉗位器件，因此每當(dāng)感應(yīng)電壓超過雪崩擊穿電壓時(shí)，它就會吸收過壓事件的多余能量，然后在過壓狀態(tài)后自動復(fù)位。的確，標(biāo)準(zhǔn)二極管和齊納二極管也可用于過壓/瞬態(tài)保護(hù)，但它們不如瞬態(tài)電壓抑制二極管穩(wěn)健，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)和齊納二極管是為整流和電壓調(diào)節(jié)而設(shè)計(jì)的。
TVS二極管的種類：
瞬態(tài)電壓抑制二極管可分為兩種類型。一種是單向的，另一種是雙向的。
1、單向瞬態(tài)電壓抑制二極管
單向瞬態(tài)電壓抑制二極管像任何其他雪崩二極管一樣在正向電路中用作整流器，并且這種單向二極管可以承受非常大的峰值電流。單向 TVS 二極管的符號如下圖所示，它很像一個齊納二極管。
單向 TVS 二極管符號
2、雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管
另一方面，雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管可以由彼此串聯(lián)的兩個相互相對的雪崩二極管來表示。這些二極管與要保護(hù)的設(shè)備或電路并聯(lián)。與符號不同，這些二極管是作為單個組件制造的。雙向 TVS 二極管的符號如下圖所示。
雙向 TVS 二極管符號
五、TVS 瞬態(tài)抑制二極管工作原理
TVS瞬態(tài)抑制二極管與要保護(hù)的設(shè)備或電路并聯(lián)。TVS 器件專門設(shè)計(jì)用于在特定電壓水平下?lián)舸┎鲗?dǎo)大量電流而不會造成損壞。
TVS二極管應(yīng)用電路
在正常電壓條件下，TVS 瞬態(tài)抑制二極管表現(xiàn)為開路，但存在少量漏電流。當(dāng)正常電壓超過一定水平時(shí)，TVS瞬態(tài)抑制二極管結(jié)雪崩，結(jié)果過電壓從被保護(hù)電路中分流并通過TVS二極管分流。當(dāng)過電壓消失時(shí)，設(shè)備會自動復(fù)位。
六、TVS瞬態(tài)抑制二極管VI特性
下圖顯示了單向和雙向 TVS 二極管的 VI 特性。該特性圖顯示了電壓和電流的關(guān)系。雙向二極管在正負(fù)方向上具有相同的特性曲線，因此它們以哪種方式連接到電路中并不重要。與負(fù)方向相比，單向二極管在正方向具有更高的導(dǎo)通電壓。
VI 單向和雙向 TVS 二極管的特性
七、瞬態(tài)抑制二極管怎么選擇？
市場上有許多類型的 TVS 二極管，專為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)。當(dāng)你選擇 TVS 二極管時(shí)，可以參考以下參數(shù)：
1、反向關(guān)斷電壓 (V R )
反向關(guān)斷電壓是可以在不實(shí)際激活設(shè)備的情況下施加到保護(hù)器的最大電壓。器件 V R應(yīng)等于或高于被保護(hù)電路的峰值工作電壓。這是為了確保保護(hù)裝置不會夾住正常的電路工作或信號電壓。
2、擊穿電壓 (V BR )
擊穿電壓是二極管開始保護(hù)和傳導(dǎo)電流的電壓。通常，V BR規(guī)定為 1mA。
3、鉗位電壓 (V C )
鉗位電壓是受保護(hù)電路在測試波形事件期間將承受的最高電壓。在大多數(shù)數(shù)據(jù)表中，鉗位電壓是針對具有 8μS 上升時(shí)間的 1A 或 2A 波形給出的。
4、峰值脈沖電流（IPP）
峰值脈沖電流是保護(hù)裝置可以承受的最大電流。
八、TVS瞬態(tài)抑制二極管應(yīng)用
TVS 二極管通常用于低能量電路和系統(tǒng)中的分流/鉗位，以及電路中的ESD 保護(hù)。瞬態(tài)電壓抑制二極管的應(yīng)用可以在數(shù)據(jù)和信號線、微處理器和 MOS 存儲器、AC/DC 電源線和電信設(shè)備中找到。下面給出了一些示例電路：
TVS瞬態(tài)抑制二極管應(yīng)用
