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TVS瞬態(tài)抑制二極管介紹

電子百科|Electronic-encyclopedia|

2022-11-17 13:43:46 937

電子電路中TVS瞬態(tài)抑制二極管可以說是必不可少的一個(gè)重要元件，它可以對(duì)電路起到很好的保護(hù)作用，接下來我們對(duì)TVS瞬態(tài)抑制二極管做個(gè)詳細(xì)了解。

TVS二極管（Transient voltage suppression diode）也稱瞬態(tài)電壓抑制二極管，可以保護(hù)電氣設(shè)備在導(dǎo)線引入的電壓峰尖時(shí)不被破壞，是一種電路保護(hù)器件。

TVS二極管會(huì)和要保護(hù)的電路并聯(lián)。當(dāng)其電壓超過突崩潰準(zhǔn)位時(shí)，直接分流過多的電流。TVS二極管是箝位器，會(huì)抑制超過其崩潰電壓的過高電壓。當(dāng)過電壓消失時(shí)，TVS二極管會(huì)自動(dòng)復(fù)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(shí)類似整流子，但在其設(shè)計(jì)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(gè)極性相反的雪崩二極管相串聯(lián)，再和要保護(hù)的電路并聯(lián)。雖然在電路中會(huì)標(biāo)示為二個(gè)二極管，不過實(shí)際元件是將二個(gè)二極管封裝在同一個(gè)包裝中。 TVS二極管過電壓反應(yīng)的速度會(huì)比其他的過電壓保護(hù)元件（例如壓敏電阻或是氣體放電管）要快。實(shí)際的箝位大約只有一皮秒，但因?yàn)閷?shí)際電路中導(dǎo)線存在電感，因此保護(hù)元件需容許較長(zhǎng)時(shí)間的大電壓。因此TVS二極管會(huì)比其他元件適合保護(hù)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?yàn)閮?nèi)部因素或是外部因素造成，例如閃電或是馬達(dá)短路。瞬態(tài)電壓抑制器若使用在超過其設(shè)計(jì)條件的環(huán)境下，可能會(huì)損壞。瞬態(tài)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(hù)后段的IC免受由靜電和電源波動(dòng)引起的意外過電壓和浪涌的影響。
整流二極管和肖特基勢(shì)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(lián)，當(dāng)電路正常工作時(shí)，TVS二極管處于OFF狀態(tài)，只消耗一定的漏電流。
當(dāng)被施加了浪涌等過電壓時(shí)，TVS二極管會(huì)變?yōu)镺N狀態(tài)，并且TVS側(cè)會(huì)消耗脈沖電流，從而鉗制過電壓并保護(hù)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(zhì)相關(guān)的項(xiàng)目。
單向TVS可用作LH等單極電路的保護(hù)器件，不適用于保護(hù)雙極電路。
雙向TVS可以用于正負(fù)兩極的保護(hù)，因此適用于保護(hù)雙極電路和CAN等數(shù)據(jù)線路。
此外，雙向TVS也可用于保護(hù)單極電路。

TVS與ZD的區(qū)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(yīng)用，因此對(duì)電壓穩(wěn)定的低電流范圍（5mA～40mA）規(guī)定了“齊納電壓（VZ）”。
此外，ZD基本上在ON狀態(tài)下使用。
而TVS為了不影響IC的驅(qū)動(dòng)電壓，在電路正常工作期間處于OFF狀態(tài)，當(dāng)被施加了浪涌等突發(fā)過電壓時(shí)，擊穿電壓值變得越發(fā)重要。
因此，規(guī)定了*不會(huì)導(dǎo)致?lián)舸┑膬蓚€(gè)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(hù)，因此，作為保護(hù)特性，對(duì)幾A～幾十A范圍內(nèi)的大電流范圍特性也有規(guī)定。

TVS二極管有以下的規(guī)格：
漏電流：在電壓小于最大反向關(guān)斷電壓時(shí)，可以導(dǎo)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(guān)斷電壓：在此電壓以下，導(dǎo)流電流不明顯擊穿電壓：會(huì)出現(xiàn)顯導(dǎo)通電流的電壓。箝位電壓：導(dǎo)通電流會(huì)到其額定電流（數(shù)百到數(shù)千安培）的電壓。
雜散電容：未導(dǎo)通的二極管其特性類似電容器，對(duì)于高頻信號(hào)有破壞性的效果，一般會(huì)建議選用雜散電壓較低的TVS二極管。
雜散電感：因?yàn)閷?shí)際過電壓的切換很快，包裝的電感是反應(yīng)速度的限制因素之一。
可吸收的能量：因?yàn)闀簯B(tài)很短，所有的能量都變成TVS二極管本身的熱，散熱片只會(huì)影響之后散熱需要的時(shí)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(huì)有較大的體積。若體積不夠大，過電壓可能會(huì)破壞TVS二極管，也就無法保護(hù)其他的電路。

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