TVS二极管原理

TVS（Transient Voltage Suppressor）二极管，又称为瞬态抑制二极管，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，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。

TVS二极管与常见的稳压二极管的工作原理相似，如果高于标志上的击穿电压，TVS二极管就会导通，与稳压二极管相比，TVS二极管有更高的电流导通能力。TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，以10^-12S 量级速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，同时吸收高达数千瓦的浪涌功率。使两极间的电压箝位于一个安全值，有效地保护电子线路中的精密元器件免受浪涌脉冲的破坏。

TVS二极管的器件特性

在规定的反向应用条件下，TVS二极管对受保护的线路呈高阻抗状态。当瞬间电压超过其击穿电压时，TVS二极管就会提供一个低阻抗的路径，并通过大电流方式使流向被保护元器件的瞬间电流分流到TVS二极管，同时将受保护元器件两端的电压限制在TVS的箝制电压。当过压条件消失后，TVS二极管又恢复到高阻抗状态。与陶瓷电容相比，TVS二极管可以承受15 kV的电压，但陶瓷电容对高压的承受能力比较弱。5 kV的冲击就会造成约10％陶瓷电容失效，而到10 kV时，其损坏率将高达到60％。

TVS二极管器件的主要参数

（1）小击穿电压VBR

当TVS流过规定的电流时，TVS两端的电压称为小击穿电压，在此区域，TVS二极管呈低阻抗的通路。在25℃时，低于这个电压，TVS二极管是不会发生雪崩击穿的。

（2）额定反向关断电压VWM

VWM是TVS二极管在正常状态时可承受的电压，此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压。但它又需要尽量与被保护电路的正常工作电压接近，这样才不会在TVS二极管工作以前使整个电路面对过压威胁。按TVS二极管的VBR与标准值的离散度，可把VBR分为5％和10％两种，对于5％的VBR来说，VWM=0.85VBR腿；而对于10％的VBR来说，VWM=0.81VBR。

（3）峰值脉冲电流IPP

IPP是TVS二极管在反向状态工作时，在规定的脉冲条件下，器件允许通过的脉冲峰值电流。

（4）箝位电压Vc

当脉冲峰值电流Ipp流过TVS二极管时，其两端出现的电压值称为箝位电压Vc。Vc和Ipp反映了TVS二极管的浪涌抑制能力。通常把Vc与VBR之比称为箝位因子（系数），其值一般在1.2～1.4之间。实际使用时，应使Vc不大于被保护电路的允许安全电压，否则被保护器件将面临被损坏的可能。

（5）峰值脉冲功耗PM

PM通常是峰值脉冲电流Ipp与箝位电压Vc的乘积，也就是峰值脉冲功耗。它是TVS二极管能承受的峰值脉冲功耗值。在给定的钳位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、脉冲持续时间和环境温度有关。而且，TVS二极管所能承受的瞬态脉冲是不可重复施加的。

（6）电容量C

TVS二极管的电容是由其硅片的截面积和偏置电压来决定的，它是在1 MHz特定频率下测得的。C的大小与TVS二极管的电流承受能力成正比，C太大，将使信号衰减。因此，电容C是数据接口电路选用TVS二极管的重要参数。

（7）漏电流IR

IR是反向工作电压施加到TVS二极管上时，TVS管的漏电流。当TVS二极管用于高阻抗电路时，这个漏电流IR一个重要参数。