TVS的特性与工作原理

 TVS是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。正因为如此，TVS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。图1所示为TVS的符号及伏安特性曲线。

TVS管和稳压管一样，也是反向应用的。其中VR称为最大转折电压，是反向击穿之前的临界电压。VB是击穿电压，其对应的反向电流IT一般取值为1mA。VC是最大箝位电压，当TVS管中流过的峰值电流为IPP的大电流时，管子两端电压就不再上升了。因此TVS管能够始终把被保护的器件或设备的端口电压限制在VB～VC的有效区内。与稳压管不同的是，IPP的数值可达数百安培，而箝位响应时间仅为1×10-12s。TVS的最大允许脉冲功率为PM=VCIPP，且在给定最大钳位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大。

图2是在双踪示波器上观察到的TVS管在承受大电流冲击时的电流及电压波形。图中，曲线1是TVS管中的电流波形，可以看出：其流过TVS管的电流由1mA突然上升到峰值后，然后按指数规律下降。曲线2是TVS管两端的电压波形，它表示TVS中的电流突然上升时，TVS两端电压也随之上升。在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VRWM上升到击穿电压VB而被击穿。随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，该过程中，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。事实上，当TVS两极受到反向高能量冲击时，它能以10-12s级的速度，将其两极间的阻抗由高变低，以吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电位箝位于预定值，从而有效地保护电子设备中的元器件免受ESD的损害。