瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)又叫鉗位二極管，是目前國際上普遍使用的一種高效能電路保護器件，它的外型與普通二極管相同，但卻能吸收高達數千瓦的浪涌功率，它的主要特點(diǎn)是在反向應用條件下，當承受一個(gè)高能量的大脈沖時(shí)，其工作阻抗立即降至極低的導通值，從而允許大電流通過(guò)，同時(shí)把電壓鉗制在預定水平，其響應時(shí)間僅為10-12毫秒，因此可有效地保護電子線(xiàn)路中的精密元器件。
瞬態(tài)電壓抑制二極管允許的正向浪涌電流在TA＝250C，T＝10ms條件下，可達50～200A。雙向TVS可在正反兩個(gè)方向吸收瞬時(shí)大脈沖功率，并把電壓鉗制到預定水平，雙向TVS適用于交流電路，單向TVS一般用于直流電路?？捎糜诜览讚?、防過(guò)電壓、抗干擾、吸收浪涌功率等，是一種理想的保護器件。耐受能力用瓦特(W)表示。
瞬態(tài)電壓抑制二極管的主要電參數
（1）擊穿電壓V(BR)
器件在發(fā)生擊穿的區域內，在規定的試驗電流I(BR)下，測得器件兩端的電壓稱(chēng)為擊穿電壓，在此區域內，二極管成為低阻抗的通路。
（2）最大反向脈沖峰值電流IPP
在反向工作時(shí)，在規定的脈沖條件下，器件允許通過(guò)的最大脈沖峰值電流。 IPP與最大鉗位電壓VC(MAX)的乘積，就是瞬態(tài)脈沖功率的最大值。
使用時(shí)應正確選取TVS，使額定瞬態(tài)脈沖功率PPR大于被保護器件或線(xiàn)路可能出現的最大瞬態(tài)浪涌功率。
瞬態(tài)電壓抑制二極管的分類(lèi)
瞬態(tài)電壓抑制二極管可以按極性分為單極性和雙極性?xún)煞N，按用途可分為各種電路都適用的通用型器件和特殊電路適用的專(zhuān)用型器件。如：各種交流電壓保護器、 4~200mA電流環(huán)保器、數據線(xiàn)保護器、同軸電纜保護器、電話(huà)機保護器等。若按封裝及內部結構可分為：軸向引線(xiàn)二極管、雙列直插TVS陣列（適用多線(xiàn)保護）、貼片式、組件式和大功率模塊式等。
瞬態(tài)電壓抑制二極管的應用
目前已廣泛應用于計算機系統、通訊設備、交/ 直流電源、汽車(chē)、電子鎮流器、家用電器、儀器儀表（電度表）、RS232/422/423/485、 I/O、LAN、ISDN 、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、數字照相機的保護、共模/差模保護、RF耦合/IC驅動(dòng)接收保護、電機電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪音的抑制等各個(gè)領(lǐng)域。
瞬態(tài)電壓抑制二極管的特點(diǎn)
（1）將TVS二極管加在信號及電源線(xiàn)上，能防止微處理器或單片機因瞬間的肪沖，如靜電放電效應、交流電源之浪涌及開(kāi)關(guān)電源的噪音所導致的失靈。
（2）靜電放電效應能釋放超過(guò)10000V、60A以上的脈沖，并能持續10ms；而一般的TTL器件，遇到超過(guò)30ms的10V脈沖時(shí)，便會(huì )導至損壞。利用TVS二極管，可有效吸收會(huì )造成器件損壞的脈沖，并能消除由總線(xiàn)之間開(kāi)關(guān)所引起的干擾（Crosstalk）。
（3）將TVS二極管放置在信號線(xiàn)及接地間，能避免數據及控制總線(xiàn)受到不必要的噪音影響。
瞬態(tài)電壓抑制二極管的選用技巧
（1）確定被保護電路的最大直流或連續工作電壓、電路的額定標準電壓和“高端”容限。
（2）TVS額定反向關(guān)斷VWM應大于或等于被保護電路的最大工作電壓。若選用的VWM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。串行連接分電壓，并行連接分電流。
（3）TVS的最大鉗位電壓VC應小于被保護電路的損壞電壓。
（4）在規定的脈沖持續時(shí)間內，TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護電路內可能出現的峰值脈沖功率。在確定了最大鉗位電壓后，其峰值脈沖電流應大于瞬態(tài)浪涌電流。
（5）對于數據接口電路的保護，還必須注意選取具有合適電容C的TVS器件。
（6）根據用途選用TVS的極性及封裝結構。交流電路選用雙極性TVS較為合理；多線(xiàn)保護選用TVS陣列更為有利。
（7）溫度考慮。瞬態(tài)電壓抑制器可以在－55℃～+150℃之間工作。如果需要TVS在一個(gè)變化的溫度工作，由于其反向漏電流ID是隨增加而增大；功耗隨TVS 結溫增加而下降，從+25℃～+175℃，大約線(xiàn)性下降50％雨擊穿電壓VBR隨溫度的增加按一定的系數增加。因此，必須查閱有關(guān)產(chǎn)品資料，考慮溫度變化對其特性的影響。
處理瞬時(shí)脈沖對元件損害的最好辦法是將瞬時(shí)電流從感應元件引開(kāi)。 TVS二極管在線(xiàn)路板上與被保護線(xiàn)路并聯(lián)，當瞬時(shí)電壓超過(guò)電路正常工作電壓后，TVS二極管便產(chǎn)生雪崩，提供給瞬時(shí)電流一個(gè)超低電阻通路，其結果是瞬時(shí)電流透過(guò)二極管被引開(kāi)，避開(kāi)被保護元件，并且在電壓恢復正常值之前使被保護回路一直保持截止電壓。當瞬時(shí)脈沖結束以后，TVS二極管自動(dòng)回覆高阻狀態(tài)，整個(gè)回路進(jìn)入正常電壓。許多元件在承受多次沖擊后，其參數及性能會(huì )產(chǎn)生退化，而只要工作在限定范圍內，二極管將不會(huì )產(chǎn)生損壞或退化。
從以上過(guò)程可以看出，在選擇TVS二極管時(shí)，必須注意以下幾個(gè)參數的選擇：
1、最小擊穿電壓VBR和擊穿電流I R 。 VBR是TVS最小的擊穿電壓，在25℃時(shí)，低于這個(gè)電壓TVS是不會(huì )產(chǎn)生雪崩的。當TVS流過(guò)規定的1mA電流(IR )時(shí)，加于TVS兩極的電壓為其最小擊穿電壓V BR 。按TVS的VBR與標準值的離散程度，可把VBR分為5％和10％兩種。對于5％的VBR來(lái)說(shuō)，V WM =0.85VBR；對于10％的VBR來(lái)說(shuō)，V WM =0.81VBR。為了滿(mǎn)足IEC61000-4-2國際標準，TVS二極管必須達到可以處理最小8kV(接觸)和15kV(空氣)的ESD沖擊，部份半導體廠(chǎng)商在自己的產(chǎn)品上使用了更高的抗沖擊標準。對于某些有特殊要求的可攜設備應用，設計者可以依需要挑選元件。
2、最大反向漏電流ID和額定反向切斷電壓VWM。 VWM是二極管在正常狀態(tài)時(shí)可承受的電壓，此電壓應大于或等于被保護電路的正常工作電壓，否則二極管會(huì )不斷截止回路電壓；但它又需要盡量與被保護回路的正常工作電壓接近，這樣才不會(huì )在TVS工作以前使整個(gè)回路面對過(guò)壓威脅。當這個(gè)額定反向切斷電壓VWM加于TVS的兩極間時(shí)它處于反向切斷狀態(tài)，流過(guò)它的電流應小于或等于其最大反向漏電流ID。
3、最大鉗位電壓VC和最大峰值脈沖電流I PP 。當持續時(shí)間為20ms的脈沖峰值電流IPP流過(guò)TVS時(shí)，在其兩端出現的最大峰值電壓為VC。 V C 、IPP反映了TVS的突波抑制能力。 VC與VBR之比稱(chēng)為鉗位因子，一般在1.2~1.4之間。 VC是二極管在截止狀態(tài)提供的電壓，也就是在ESD沖擊狀態(tài)時(shí)通過(guò)TVS的電壓，它不能大于被保護回路的可承受極限電壓，否則元件面臨被損傷的危險。
4、Pppm額定脈沖功率，這是基于最大截止電壓和此時(shí)的峰值脈沖電流。對于手持設備，一般來(lái)說(shuō)500W的TVS就足夠了。最大峰值脈沖功耗PM是TVS能承受的最大峰值脈沖功耗值。在特定的最大鉗位電壓下，功耗PM越大，其突波電流的承受能力越大。在特定的功耗PM下，鉗位電壓VC越低，其突波電流的承受能力越大。另外，峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。而且，TVS所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重覆的，元件規定的脈沖重覆頻率(持續時(shí)間與間歇時(shí)間之比)為0.01％。如果電路內出現重覆性脈沖，應考慮脈沖功率的累積，有可能損壞TVS。
5、電容器量C。電容器量C是由TVS雪崩結截面決定的，是在特定的1MHz頻率下測得的。 C的大小與TVS的電流承受能力成正比，C太大將使訊號衰減。因此，C是數據介面電路選用TVS的重要參數。電容器對于數據/訊號頻率越高的回路，二極管的電容器對電路的干擾越大，形成噪音或衰減訊號強度，因此需要根據回路的特性來(lái)決定所選元件的電容器范圍。高頻回路一般選擇電容器應盡量小(如 LCTVS、低電容器TVS，電容器不大于3pF)，而對電容器要求不高的回路電容器選擇可高于40pF。
瞬態(tài)電壓抑制二極管特性曲線(xiàn)：
說(shuō)明：
VBR：崩潰電壓@IT- TVS瞬間變?yōu)榈妥杩沟狞c(diǎn)
VRWM：維持電壓-在此階段TVS為不導通之狀態(tài)
VC：鉗制電壓@Ipp -鉗制電壓約略等于1.3*VBR
VF：正向導通電壓@IF -正向壓降
IR：逆向漏電流＠VRWM
IT：崩潰電壓之測試電流
IPP：突波峰值電流
IF：正向導通電流
圖1 單向TVS二極管特性曲線(xiàn)
圖2 雙向TVS二極管特性曲線(xiàn)
圖3 瞬態(tài)電壓抑制二極管電路原理
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