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瞬態(tài)電壓抑制二極管(Transient voltage suppression diode)也稱為TVS二極管。當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10-12s的量級(jí)的時(shí)間將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達(dá)數(shù)kW的浪涌功率，使兩極間的電壓鉗位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖和靜電的損壞。

TVS有兩種類型：一種是單向的TVS(Unidirectional)符號(hào)表示為

，用來(lái)保護(hù)直流電壓，它的陰極應(yīng)接在電壓的正端；另一種是雙向TVS(Bi-directional)符號(hào)表示為

，它等同于由兩只單向TVS反向串接而成，在使用時(shí)可以不考慮極性。

1.TVS二極管的特性曲線

2.TVS二極管的電參數(shù)

2.1最大反向漏電流IR和額定反向關(guān)斷電壓VRWM

VRWM是TVS最大連續(xù)工作的直流或脈沖電壓，當(dāng)這個(gè)反向電壓加入TVS的兩級(jí)間時(shí)，它處于反向關(guān)斷狀態(tài)，流過(guò)它的電流應(yīng)小于或等于其最大反向漏電流IR。

2.2最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IT

VBR是TVS最小的雪崩電壓。25℃時(shí)，在這個(gè)電壓之前，TVS是不導(dǎo)通的。當(dāng)TVS流過(guò)規(guī)定的1mA電流(IT)時(shí)，加在TVS兩極間的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標(biāo)準(zhǔn)值的離散程度可把TVS分為±5%VBR和±10%VBR兩種，對(duì)于±5%VBR來(lái)說(shuō)，VWM=0.85VBR。對(duì)于±10%VBR來(lái)說(shuō)，VWM=0.81VBR。

2.3最大鉗位電壓VC和最大峰值脈沖電流Ipp

當(dāng)持續(xù)時(shí)間為20微秒的脈沖峰值電流Ipp流過(guò)TVS時(shí)，在其兩極間出現(xiàn)的最大峰值電壓為VC。VC、Ipp反映了TVS器件的浪涌抑制能力。VC與VBR之比稱為鉗位因子，一般在1.2-1.4之間。作為抑制瞬變電壓的元件，最重要的參數(shù)是鉗位因子，即元件上流過(guò)的電流為最大時(shí)的端電壓與流過(guò)的電流為最小時(shí)的端電壓之比，鉗位系數(shù)越小，抑制瞬變電壓的效果越好。瞬態(tài)電壓抑制二極管的鉗位系數(shù)比金屬氧化物壓敏電阻(MOV)的鉗位系數(shù)低很多。

2.4電容量C

電容量C是由TVS雪崩結(jié)截面決定的，是在特定的1MHz頻率下測(cè)得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比，C過(guò)大將使信號(hào)衰減。因此，C是數(shù)據(jù)接口電路選用TVS的重要參數(shù)。

2.5鉗位時(shí)間TC

TC是從零到最小擊穿電壓VBR的時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)TVS的TC小于1×10-12秒。

3.TVS二極管保護(hù)電路的工作原理

下圖是TVS的電流一時(shí)間和電壓一時(shí)間曲線，在瞬態(tài)峰值脈沖電流作用下，流過(guò)TVS的電流，由原來(lái)的漏電流Id迅速上升到峰值脈沖電流Ipp，在其兩極的電壓被拉到預(yù)定的最大鉗位電壓VC，然后隨著脈沖電流衰減，TVS兩極的電壓也不斷下降，最后，恢復(fù)到起始狀態(tài)VBR，這就是TVS抑制可能出現(xiàn)的浪涌脈沖功率保護(hù)電子設(shè)備的整體過(guò)程。

TVS的反向關(guān)斷工作電壓接近電路的工作電壓，一般比它的擊穿電壓低10%，這保證了極小的漏電流和由溫度差異引起的電壓漂移。TVS在瞬態(tài)發(fā)生后立即開始鉗制，限制峰值電壓到安全的范圍內(nèi)，將有破壞性的電流轉(zhuǎn)移到被保護(hù)電路之外，這個(gè)功能由以下兩個(gè)圖示出。

4.TVS的選用及典型應(yīng)用

(1)TVS的額定反向關(guān)斷電壓VRWM應(yīng)大于或等于被保護(hù)電路的最大工作電壓。若選用的VRWM太低，器件可能進(jìn)入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。

(2) TVS的VC應(yīng)小于被保護(hù)對(duì)象的最大損壞極限電壓。

(3)在規(guī)定的脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)，TVS的最大峰值脈沖功率Ppp必須大于被保護(hù)電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率，Ipp大于瞬態(tài)浪涌電流。

(4)對(duì)于有數(shù)據(jù)接口的電路的保護(hù)，還必須選取具有合適電容的TVS器件。

(5)溫度考慮：TVS可以在-55~155℃之間工作。如果需要在一個(gè)變化的溫度下工作，因其Id是隨溫度增加而增大，功率隨TVS結(jié)溫度增加而下降，從25～175C大約線性下降50%；擊穿電壓VBR隨溫度的增加按一定的系數(shù)增加。因此必須查閱有關(guān)產(chǎn)品資料，考慮溫度變化對(duì)其特性的影響。

(6)根據(jù)不同用途合理的選擇TVS的方向性及封裝形式。如抑制交流電路中的浪涌干擾脈沖，應(yīng)選用雙向TVS。如用于多線路保護(hù)時(shí)應(yīng)選用TVS陣列。

TVS的典型應(yīng)用實(shí)例：