TVS瞬態(tài)抑制二極管的特性及應用

瞬態(tài)電壓抑制器（Transient Voltage Suppressor）簡稱TVS，是一種二極管形式的高效能保護器件。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，它能以10-12秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗崭哌_數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預定值，有效地保護電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。由于它具有響應時間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點。

目前已廣泛應用于計算機系統(tǒng)、通訊設備、交/直流電源、汽車、電子鎮(zhèn)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(shù)字照相機的保護、共模/差模保護、RF耦合/IC驅動接收保護、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領域。具體有以下三大特點：

1、 將TVS二極管加在信號及電源線上，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關電源的噪音所導致的失靈。

2、靜電放電效應能釋放超過10000V、60A以上的脈沖，并能持續(xù)10ms；而一般的TTL器件，遇到超過30ms的10V脈沖時，便會導至損壞。利用TVS二極管，可有效吸收會造成器件損壞的脈沖，并能消除由總線之間開關所引起的干擾（Crosstalk）。

3、將TVS二極管放置在信號線及接地間，能避免數(shù)據(jù)及控制總線受到不必要的噪音影響。

一、TVS的特性及主要參數(shù)

1、TVS的特性曲線

TVS的電路符號與普通穩(wěn)壓二極管相同。它的正向特性與普通二極管相同；反向特性為典型的PN結雪崩器件。

在瞬態(tài)峰值脈沖電流作用下，流過TVS的電流，由原來的反向漏電流ID上升到IR時，其兩極呈現(xiàn)的電壓由額定反向關斷電壓VWM上升到擊穿電壓VBR，TVS被擊穿。隨著峰值脈沖電流的出現(xiàn)浪涌抑制二極管，流過TVS的電流達到峰值脈沖電流IPP。在其兩極的電壓被箝位到預定的最大箝位電壓以下。爾后，隨著脈沖電流按指數(shù)衰減，TVS兩極的電壓也不斷下降，最后恢復到起始狀態(tài)。這就是TVS抑制可能出現(xiàn)的浪涌脈沖功率，保護電子元器件的整個過程。

2、TVS的特性參數(shù)

①最大反向漏電流ID和額定反向關斷電壓VWM。

VWM是TVS最大連續(xù)工作的直流或脈沖電壓，當這個反向電壓加入TVS的兩極間時，它處于反向關斷狀態(tài)，流過它的電流應小于或等于其最大反向漏電流ID。

②最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IR

VBR是TVS最小的雪崩電壓。25℃時，在這個電壓之前，TVS是不導通的。當TVS 流過規(guī)定的1mA電流（IR）時，加入TVS兩極間的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標準值的離散程度，可把TVS分為±5%VBR和平共處±10% VBR兩種。對于±5%VBR來說，VWM=0.85VBR；對于±10% VBR來說，VWM=0.81 VBR。

③最大箝拉電壓VC和最大峰值脈沖電流IPP

當持續(xù)時間為20微秒的脈沖峰值電流IPP流過TVS時，在其兩極間出現(xiàn)的最大峰值電壓為VC。它是串聯(lián)電阻上和因溫度系數(shù)兩者電壓上升的組合。VC 、IPP反映了TVS器件的浪涌抑制能力。VC與VBR之比稱為箝位因子，一般在1.2~1.4之間。

④電容量C

電容量C 是TVS雪崩結截面決定的、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過大將使信號衰減。因此，C是數(shù)據(jù)接口電路選用TVS的重要參數(shù)。

⑤最大峰值脈沖功耗PM

PM是TVS能承受的最大峰值脈沖耗散功率。其規(guī)定的試驗脈沖波形和各種TVS的PM值，請查閱有關產(chǎn)品手冊。在給定的最大箝位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大；在給定的功耗PM下，箝位電壓VC越低，其浪涌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(xù)時間和環(huán)境溫度有關。而且TVS所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重復的，器件規(guī)定的脈沖重復頻率（持續(xù)時間與間歇時間之比）為0.01%，如果電路內出現(xiàn)重復性脈沖，應考慮脈沖功率的“累積”，有可能使TVS損壞。