保/防护器件之瞬态抑制二极管（TVS)

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TVS-瞬态抑制二极管
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. n. P+ G- t" i) t7 g2 y+ o瞬态抑制二极管（Transient Voltage Suppressor Diode）简称TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件。

此器件常见于电路初级防护部分，来应对过压等情形，注意TVS与钳位二极管是不一样的，请注意区分。

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' @* S% s8 v. E& E* ]: B- J' z2 R钳位二极管

标准二极管和齐纳二极管也可以用于过压/瞬态保护，但是它们不如瞬态电压抑制器二极管坚固，因为标准二极管和齐纳二极管专为整流和电压调节而设计。

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4 l0 E8 C! a/ b9 H( w: p2 v" y电路中的瞬态
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" V2 N* v1 R2 b4 y2 ~瞬态可能是由电路中的内部或外部连接引起的。例如，由于感性负载开关或开关和连接器中的接触不良，可能会在内部产生瞬变。在外部，它可能由于雷击或感应开关而产生。
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TVS Diode符号
( V/ r/ ^/ R% C' }: L+ s" O
* B/ k( d0 ?8 t; h" T! F单向TVS；
2 q4 L, `0 P- ~1 E


双向TVS；
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* H- F( N. O$ X) z; F* y1 R& V
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2 U9 d/ T" h1 G- ]& F- X' h* c8 k9 w
TVS Diode特性
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双向二极管在正向和负向具有相同的特性曲线，因此将它们连接到电路的方式无关紧要。与负方向相比，单向二极管的正方向开启电压更高。

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1 q  K. D- d; i! T0 g- yTVS Diode原理
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当感应电压超过雪崩击穿电位时，该器件通过分流过量电流来工作。它是一种钳位设备，可抑制高于其击穿电压的所有过电压。

7 n. M2 K" w  ]  R& n0 H( v当过电压消失时，它会自动复位，但内部吸收的瞬态能量要比类似额定的钳位/保护设备大得多。

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! x2 _+ B+ T3 C3 B4 s. GTVS器件介绍

1、封装-Package

因为TVS需要泄放较大的能量，因此物理尺寸需要大一些；

# q6 N( N) l  U, `2 P, B常见封装：DO-214、DO-218、DO-15等。


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+ [; f0 h) u! m; ^5 \3 P
8 u5 P0 v6 n- r2、峰值脉冲功耗-Peak Pulse Power Dissipation
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这个表示可以泄放最大的能量，注意测试条件为：with a 10/1000µs waveform，就是说这个指标是行业内的一种特定测试手法，并不是随意加上直流测试的，这个请注意。


( M$ O! q. K5 h" K4 }/ e. u/ i0 y5 |9 R1 x3、峰值脉冲电流-Peak Pulse Curren
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这个表示可以通过最大的脉冲电流，如果超过这个电流，TVS很有可能会损坏。

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4、峰值正向浪涌电路-Peak Forward Surge Current

2 Y4 g$ A( u( j0 L指的是最大的正向浪涌电流大小。但是请注意测试条件： 8.3ms Single Half Sine Wave ，就是说并不是一个直流电，而是需要注意这个时间很短的一个波形。


5、寄生电容-Parasitic capacitance

寄生电容这个参数会影响TVS的实际应用场景，如果是数据线，则会导致数据信号发生变化，如果寄生电容太大的话。
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1 V- w  I# [& q! R( w4 N
6 A0 f% y  z6 G% E6、寄生电感-Parasitic inductance
+ B9 A8 ]* ]2 o/ n% D2 l0 r
: z, ~5 W$ N: o. ^& V; D, o$ E寄生电感会阻碍高频信号的变化，因此如果出现高频过流/过压脉冲，而TVS的寄生电感太大，将会显著影响器件的防护效果。


7、漏电流-Leakage current
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+ q/ @" c/ f5 y; b/ d) _% b' J任何的物质在两端加上电压的话，都会出现漏电流，漏电流如果过大的话会显著影响器件寿命以及增大产品的待机功耗。


8、击穿电压-Breakdown Voltage
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VBR，这个电压表示的就是当TVS两端电压达到这个电压时，TVS就会开始工作，将电压钳位到这个电压，进而保护后端设备；但是请注意这种是瞬态的过压，如果持续过压，则TVS可能会损坏。


( z& n# V( i/ C9、工作电压-Reverse Stand-Off Voltage

$ |/ k* Y& _+ v( ]0 tVRWM，这个参数表示器件正常工作时，应该加在TVS两端的电压，在这个电压下，器件不会进行保护动作。仅仅有少许的漏电流流过。


实际应用
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9 r, v% a3 t4 [3 u5 U, ~应用1

( X" K) P1 V* k+ b" i

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应用3

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7 z7 I" S" O; ?' [" ]' A! f4 F如上电路在过压时的波形（单向）：注意黑色的表示经过TVS之后的后级电路的电压，灰色的表示在TVS之前的过压的状况。



# W9 A2 k8 `2 c- l: a5 y单向与双向比较：




压敏电阻与TVS Diode
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压敏电阻与TVS的差异在于以下几点：

1、两个都是具有保护功能的器件；

2、TVS的反应速度更快；
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3、TVS的保护浪涌电流更大；

6 F) |$ N- G- Y2 b$ \4 P3、TVS的寄生电容更小一些；

2 G+ I2 ~* D8 F3 A' g4、压敏电阻的封装更小；

" l4 W2 a" Z" f) w5、TVS比压敏电阻相比，价格很贵。

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% `- R$ ?1 D% |Reference
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5 F) d" C! S8 m6 N% E! V【1】https://www.littelfuse.com/~/media/electronics/application_notes/littelfuse_tvs_diode_overview_application_note.pdf.pdf

【2】https://www.eaton.com/content/dam/eaton/products/electronic-components/resources/technical/eaton-transient-voltage-suppression-diode-application-note.pdf

【3】https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8230-D.PDF

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保/防护器件之瞬态抑制二极管（TVS)