硅瞬变电压吸收二极管的工作原理

[导读]TVS二极管与常见的稳压二极管的工作原理相似，如果高于标志上的击穿电压，TVS二极管就会导通，与稳压二极管相比，TVS二极管有更高的电流导通能力。

TVS二极管与常见的稳压二极管的工作原理相似，如果高于标志上的击穿电压，TVS二极管就会导通，与稳压二极管相比，TVS二极管有更高的电流导通能力。TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，以10^-12S 量级速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，同时吸收高达数千瓦的浪涌功率。使两极间的电压箝位于一个安全值，有效地保护电子线路中的精密元器件免受浪涌脉冲的破坏。

用于保护电子线路中的精密元器件免受浪涌脉冲的破坏

瞬变电压抑制二极管是用于保护电子线路中的精密元器件免受浪涌脉冲的破坏的产品。TVS管，对电路进行快速过压保护，分双极型和单极型两种，按峰值功率(500W-5000W)和电压(8.2V～200V)分类。

TVS(Transient Voltage Suppressors)二极管，是在齐纳二极管工艺基础上发展起来的一种高效电路保护元器件。这种二极管，亦被称为TVS管、瞬态电压抑制二极管、瞬变抑制二极管、瞬态电压抑制器或雪崩击穿二极管，具备单向和双向两种类型。在面临瞬间高能量冲击时，TVS二极管能够以极快的速度，在PS秒级内将高阻抗转变为低阻抗，从而吸收大电流并限制两端电压在预定范围内，保障后续精密元器件免受瞬态高压尖峰脉冲的损害。

硅瞬变电压吸收二极管以其迅速的响应能力(小于1ns)和强大的浪涌电流吸收能力，广泛应用于设备电路的保护，包括集成电路、MOS器件、混合电路及其对电压敏感的半导体器件。它可有效抵御静电、电感性负载切换和感应雷击等带来的瞬变过电压影响。此外，根据不同应用需求，硅瞬变电压吸收二极管提供了多种封装方式，如表面贴装和普通二极管封装等，以满足各种复杂场景的保护需求。

硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力，及极多的电压档次。可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。TVS管有单方向(单个二极管)和双方向(两个背对背连接的二极管)两种，它们的主要参数是击穿电压、漏电流和电容。使用中TVS管的击穿电压要比被保护电路工作电压高10%左右，以防止因线路工作电压接近TVS击穿电压，使TVS漏电流影响电路正常工作;也避免因环境温度变化导致TVS管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。TVS管有多种封装形式，如轴向引线产品可用在电源馈线上;双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O总线及数据总线的保护。

TVS管在使用中应注意的事项：·对瞬变电压的吸收功率(峰值)与瞬变电压脉冲宽度间的关系。手册给的只是特定脉宽下的吸收功率(峰值)，而实际线路中的脉冲宽度则变化莫测，事前要有估计。对宽脉冲应降额使用。·对小电流负载的保护，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，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。这就有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。·对重复出现的瞬变电压的抑制，尤其值得注意的是TVS管的稳态平均功率是否在安全范围之内。·作为半导体器件的TVS管，要注意环境温度升高时的降额使用问题。

·特别要注意TVS管的引线长短，以及它与被保护线路的相对距离。·当没有合适电压的TVS管供采用时，允许用多个TVS管串联使用。串联管的最大电流决定于所采用管中电流吸收能力最小的一个。而峰值吸收功率等于这个电流与串联管电压之和的乘积。·TVS管的结电容是影响它在高速线路中使用的关键因素，在这种情况下，一般用一个TVS管与一个快恢复二极管以背对背的方式连接，由于快恢复二极管有较小的结电容，因而二者串联的等效电容也较小，可满足高频使用的要求。·固体放电管固体放电管是一种较新的瞬变干扰吸收器件，具有响应速度较快(10～20ns级)、吸收电流较大、动作电压稳定和使用寿命长等特点。固体放电管与气体放电管同属能量转移型。

当外界干扰低于触发电压时，管子呈截止状。一旦干扰超出触发电压时，伏安特性发生转折，进入负阻区，此时电流极大，而导通电阻极小，使干扰能量得以转移。随着干扰减小，通过放电管电流的回落，当放电管的通过电流低于维持电流时，放电管就迅速走出低阻区，而回到高阻态，完成一次放电过程。固体放电管的一个优点是它的短路失效模式(器件失效时，两电极间呈短路状)，为不少应用场合所必须，已在国内外得到广泛应用。固体放电管的电压档次较少，比较适合于作网络、通信设备，乃至部件一级的保护。

硅瞬变电压吸收二极管，简称TVS二极管，是一种重要的电子元件，用于保护电路免受瞬变电压的损害。下面我们将从工作原理、应用场景及选型要点三个方面，全面了解这种关键的电路保护元件。

一、硅瞬变电压吸收二极管的工作原理

硅瞬变电压吸收二极管是一种特殊的二极管，其工作原理基于PN结的雪崩击穿。当瞬变电压超过其击穿电压时，TVS二极管会迅速导通，将过高的电压钳制在预定值上，并将多余的能量以热量的形式耗散，从而保护电路中的其他元件不受损坏。

二、硅瞬变电压吸收二极管的应用场景

硅瞬变电压吸收二极管广泛应用于各种电子设备中，以提供有效的过电压保护。以下是一些典型的应用场景：

1. 通信设备：在通信设备中，TVS二极管可以保护敏感的电子元件免受雷电、静电等引起的过电压损害。

2. 汽车电子：汽车电子系统对电压波动非常敏感，TVS二极管能够提供稳定的电路保护，确保汽车电子系统的正常运行。

3. 工业控制：在工业控制系统中，TVS二极管可以防止因电力波动或外部干扰引起的过电压对系统造成损坏。

三、硅瞬变电压吸收二极管的选型要点

在选择硅瞬变电压吸收二极管时，需要考虑以下几个关键因素：

1. 击穿电压：选择合适的击穿电压是确保TVS二极管有效工作的关键。击穿电压应略高于被保护电路的正常工作电压。

2. 钳制电压：钳制电压决定了在过电压事件发生时，TVS二极管能够将电压限制在多少以内。选择合适的钳制电压可以确保被保护电路的安全。