在电子设计中,MDD-TVS管是保护电路免受瞬态电压冲击的重要器件。然而,TVS管本身在恶劣环境或选型、应用不当时,也可能出现失效问题。作为FAE,本文将系统梳理TVS管常见的三大失效模式——热击穿、漏电流升高与反向击穿,帮助大家深入理解失效机理,提升电路防护的可靠性。

一、热击穿:过载能量导致的不可逆损伤

热击穿是TVS管最常见、也最致命的失效方式之一。它通常发生在TVS管承受的浪涌能量超过其最大脉冲功率时,比如连续高强度雷击、异常浪涌或电源异常。这时,TVS器件内部结温迅速升高,导致硅片局部熔化甚至碳化,器件永久性短路或开路。

主要成因包括:

瞬态脉冲能量远超器件规格(选型不合理)。

浪涌频率过高,TVS来不及冷却导致累积过热。

散热设计不足(PCB布局过于密集或铜箔面积不足)。

预防对策:

选型时留足浪涌裕量(至少1.5倍以上)。

加强散热设计,如扩大铜箔面积、采用散热通孔。

必要时配合保险丝使用,防止热失控。

二、漏电流升高:器件退化的前兆

TVS管在正常反向电压下应呈现极小的漏电流(通常uA级别)。但如果器件经历过多次较强浪涌冲击,即便未完全击穿,内部结结构也可能受损,表现为漏电流异常升高。

造成漏电流升高的原因:

多次接近极限的脉冲冲击,导致结面退化。

长期高温环境加速材料老化。

制造工艺缺陷或材料应力积累。

识别与应对:

定期进行漏电流检测,发现异常及时更换。

选用高可靠性、高温特性优异的TVS产品。

布局时尽量减小TVS两端引线电感,降低局部过电压。

三、反向击穿问题:电气失效的直接表现

正常情况下,TVS管的击穿电压(Vbr)高于系统工作电压。但如果器件因制造缺陷、材料不均匀或外部过压导致反向击穿,TVS会提前导通甚至彻底失效,导致后级电路长期暴露在异常电压下。

常见原因:

选型错误,Vbr过低,系统工作电压接近击穿阈值。

电路中存在异常尖峰或共模干扰,局部电压超标。

TVS长时间工作于临界状态,加速老化击穿。

预防措施:

准确评估系统最高工作电压,合理选定Vbr。

引入滤波、限流措施,缓冲异常尖峰。

在高可靠性要求场合,选用汽车级、工业级高耐压TVS产品。

了解MDD-TVS管的典型失效模式,不仅有助于现场故障排查,更能从源头设计阶段做好防护,延长系统寿命。选型正确、布局合理、留足裕量,是防止TVS失效、构建高可靠性电路的核心原则。掌握这些细节,让你的防护设计真正做到滴水不漏!如果需要更详细的TVS选型和应用指南,也可以继续来问我。