TVS二极管的小知识

1、工作原理

TVS（Transient Voltage Suppressors）二极管，即瞬态电压抑制器，又称雪崩击穿二极管，是采用半导体工艺制成的单个PN结或多个PN结集成的器件。
TVS二极管有单向与双向之分，单向TVS二极管一般应用于直流供电电路，双向TVS二极管应用于电压交变的电路。
当应用于直流电路时，单向TVS二极管反向并联于电路中，当电路正常工作时，TVS二极管处于截止状态（高阻态），不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到TVS二极管击穿电压时，TVS二极管迅速由高电阻状态突变为低电阻状态，泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地，同时把异常过电压钳制在较低的水平，从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后，TVS二极管阻值又恢复为高阻态。

双向TVS管可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压箝制到预定水平，双向TVS管适用于交流电路，单向TVS管一般用于直流电路。在反向工作时，在规定的脉冲条件下，器件允许通过的最大脉冲峰值电流。IPP与最大箝位电压Vc(MAX)的乘积，就是瞬态脉冲功率的最大值

2、TVS二极管参数详解

• VRWM ：截止电压， TVS二极管的最高工作电压，可连续施加而不引起TVS二极管劣化或损坏状态下，达到的最大的直流电压或交流峰值电压。 在VRWM下，TVS二极管是不工作的，不导通。
• VC：钳位电压，施加规定波形的峰值脉冲电流IPP时，TVS二极管两端测得的峰值电压。
• VBR：击穿电压，是TVS管的最小雪崩电压。指在V-I特性曲线上，在规定的脉冲直流电流IT或接近发生雪崩的电流条件下测得TVS两端的电压。
• IR：漏电流，亦称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下，流过TVS二极管的最大电流，其值是在截止电压下测量的。
• IPP： 峰值脉冲电流，一般在10/1000μs电流波形下的峰值。
• IT：测试电流。
• C：电容值，对于同功率等级的TVS管而言，电压越低电容值就越大。在通信线路的防护中，尤其要注意TVS管的电容值。
• 封装形式：从TVS管的封装形式，可以看出其功率大小。TVS管的芯片面积直接决定其功率等级。

3、选型指南

1）要确定被保护电路中的最大直流或连续工作电压，电路的额定标准电压和“高端”容限；
2）TVS管的额定瞬态功率要大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率；
3）TVS管的截止电压要大于被保护电路的最高工作电压；
4）TVS管的最大钳位电压要小于后级被保护电路中的损坏电压；
5）确定好TVS管最大箝位电压后，其峰值脉冲电流要大于瞬态浪涌电流；
6）对于数据接口的电路保护，还需注意选取具有合适电容的TVS二极管。比如：当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的TVS管；

4、TVS二极管选型注意事项

1）规格书手册给的只是特定脉宽下的吸收功率峰值，而实际电路中的脉冲宽度是变化不定，心里要有个数，对宽脉冲要降额应用；
2）对于小电流负载电路的保护，要有意识地增加限流电阻；
3）要注意TVS二极管的稳态平均功率是否在安全范围之中；
4）要考虑温度变化，正常而言，瞬态抑制二极管在-55°C到150°C之间工作，电路中温度比较高的情况下要降额应用；
5）TVS瞬态抑制二极管的引线长短，要与被保护线路相对。
6）针对数据接口或通信线路中的防护，要尽可能选取电容值比较小的TVS二极管。
7）直流保护电路大多选单向TVS管，交流保护电路大多选双向TVS管、多路保护电路选TVS阵列器件，大功率保护电路选专用保护模块。
8）在使用TVS管过程中，考虑到TVS的离散性，尽量减少串/并数量。

参考资料：
TVS管—双向TVS管介绍
TVS管的典型应用案例（图文详解）
硬件设计知识：TVS二极管作用
电子技术（一）——TVS管
TVS瞬态抑制二极管选型指南，超全面
瞬态电压抑制二极管(TVS)典型应用电路图分析