瞬态抑制二极管的作用,工作原理及选型介绍

摘要：瞬态抑制二极管作为二极管的高效能保护器件，目前已经得到了广泛的运用，下面主要说说瞬态抑制二极管的作用、工作原理以及选型介绍。

瞬态抑制二极管简介

瞬态二极管（Transient Voltage Suppressor）简称TVS，是一种二极 管形式的高效能保护器件。当TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它 能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的 浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元 器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

瞬态抑制二极管特点

1、将TVS 二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的脉冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。

2、静电放电效应能释放超过10000V、60A 以上的脉冲，并能持续10ms；而一般的TTL 器件，遇到超过30ms 的10V脉冲时，便会导至损坏。利用TVS 二极管，可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰（Crosstalk）。

3、将TVS 二极管放置在信号线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪声影响。

瞬态抑制二极管参数

①最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。

VWM 是TVS 最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加入TVS 的两极间时，它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流 ID。

②最小击穿电压VBR 和击穿电流IR

VBR 是TVS 最小的雪崩电压。25℃时，在这个电压之前，TVS 是不导通的。当TVS 流过规定的1mA 电流（IR）时，加入TVS 两极间的电压为其最小击穿电压VBR。按TVS 的VBR 与标准值的离散程度，可把TVS 分为±5%VBR和±10%VBR 两种。对于±5%VBR来说，VWM=0.85VBR；对于±10%VBR 来说，VWM=0.81VBR。

③最大箝拉电压VC 和最大峰值脉冲电流IPP

当持续时间为20微秒的脉冲峰值电流IPP 流过TVS 时，在其两极间出现的最大峰值电压为VC。它是串联电阻上和因温度系数两者电压上升的组合。VC 、IPP反映 TVS 器件的浪涌抑制能力。VC 与VBR 之比称为箝位因子，一般在1.2~1.4之间。

④电容量C

电容量C 是TVS 雪崩结截面决定的、在特定的1MHZ频率下测得的。C 的大小与TVS 的电流承受能力成正比，C 过大将使信号衰减。因此，C 是数据接口电路选用TVS 的重要参数。

⑤最大峰值脉冲功耗PM

PM 是TVS 能承受的最大峰值脉冲耗散功率。其规定的试验脉冲波形和各种TVS 的PM 值，请查阅有关产品手册。在给定的最大箝位电压下，功耗PM 越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗PM 下，箝位电压VC 越低，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、持续时间和环境温度有关。而且TVS 所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率（持续时间与间歇时间之比）为0.01%，如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的“累积”，有可能使TVS 损坏。

⑥箝位时间TC

TC 是TVS两端电压从零到最小击穿电压VBR 的时间。对单极性TVS一般是1×10-12秒；对双极性TVS一般 是1×10-11 秒。

瞬态抑制二极管的作用

（1）将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。

（2）静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲，并能持续10ms；而一般的TTL器件，遇到超过30ms的10V脉冲时，便会导至损坏。利用TVS二极管，可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰（Crosstalk）。

（3）将TVS二极管放置在信号线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。

瞬态抑制二极管的工作原理

器件并联于电路中，当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作，当电路出现异常过压并达到其击穿电压时，它迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在一个安全水平之内，从而保护被保护IC或线路；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。

瞬态抑制二极管选用技巧

1、确定被保护电路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额定反向关断VWM 应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VWM 太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。串行连接分电压，并行连接分电流。

3、 TVS 的最大箝位电压VC 应小于被保护电路的损坏电压。

4、在规定的脉冲持续时间内，TVS 的最大峰值脉冲功耗PM 必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定 最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。

5、对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C 的TVS 器件。

6、根据用途选用TVS 的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS 阵列更为有利。

7、温度考虑。瞬态电压抑制器可以在－55~+150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度 工作，由于其反向漏电流ID是随增加而增大；功耗随TVS结温增加而下降，从+25℃到+175℃，大约线性下降50%雨击穿电压VBR 随温度的增加按一定的系数增加。因此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。