TVS管具有超快速響應速度（皮秒級）、低箝位電壓和較大浪涌電流吸收能力等特點，廣泛應用于二級電源和信號電路的保護和防靜電，保護半導體及敏感器件如IC、MOS管等敏感元器件。

概述

TVS管——硅瞬態(tài)電壓抑制二極管

TVS管是電子電路中抑制瞬態(tài)干擾的常用電子元件

關于瞬態(tài)干擾

瞬態(tài)干擾——短暫的高能量脈沖，時間很短幅值很大的電磁干擾。

常見瞬態(tài)干擾

瞬態(tài)干擾會在電路中產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓

瞬態(tài)干擾產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓會危害電子設備，要想辦法消除或抑制。

良好的電子設計應使電子設備/電路具備抗瞬態(tài)干擾能力，包括：

抗浪涌（Surge）

抗靜電放電（ESD - Electro-Static Discharge）

抗電快速瞬態(tài)脈沖（EFT - Electrical Fast Transients）

常用瞬態(tài)干擾抑制元件

氣體放電管（GDT）

固體放電管（TSS）

金屬氧化物壓敏電阻（MOV）

硅瞬態(tài)電壓抑制器（TVS管）

以上各種瞬態(tài)干擾抑制元件在性能上各有差異和優(yōu)缺點，如能量吸收能力強的氣體放電管反應速度卻很慢，TVS管吸收能力比較弱但反應速度卻相當快。

TVS管在電子電路的精密保護中被廣泛應用。

TVS管種類

表面貼裝型

引線型

陣列型

TVS管原理與結構

TVS管是一種二極管形式的器件 ,有雙向和單向兩種

核心結構

TVS管與常規(guī)硅穩(wěn)壓二極管原理相同，利用PN結反向擊穿“雪崩效應”穩(wěn)定電壓。

TVS管的電氣特性由晶片基本性能、P-N結面積和摻雜濃度決定的。與穩(wěn)壓管比，TVS管在結構上有如下特點：

(1) 有較大的結面積，以提高通流能力。 
(2) 以鎢鉬等特殊材料制成散熱片，利于元件吸收較大的瞬態(tài)功率 
((3) 寄生電容較大，高頻使用受限制，或需串聯(lián)其他元件解決。

TVS管性能特點

TVS管受到瞬態(tài)高能量沖擊時，兩極間高阻抗快速變?yōu)榈妥杩?，把干擾能量導地，從而有效的保護電路中其他元器件免受浪涌脈沖的損壞。

TVS管伏安曲線

單向型TVS管伏安曲線

單向TVS管有極性，一般適用于直流電路

雙向型TVS管伏安曲線

雙向TVS管無極性，但制造成本高，一般交流電路中采用。

TVS管對瞬態(tài)電壓響應波形圖

貼片TVS管主要參數(shù)

體積尺寸

TVS管體積與額定峰值功率相關，功率越大，體積越大。

貼片TVS管長-寬-厚及范圍值

額定直流工作電壓VR

VR是TVS管擊穿之前的臨界電壓。在額定溫度范圍，只要外加電壓不大于VR，TVS管就會保持開路狀態(tài)。

常規(guī)TVS管VR范圍：5.0~450 （V）

擊穿電壓VBR

VBR是指在規(guī)定恒流IT（1 mA）下測試，TVS兩端的電壓值。 VBR > VR 一般地，VBR ≈ 1.18*VR

例如額定電壓 VR=12V時擊穿電壓 VBR=1.18*12V=14.16V

箝位電壓VC

當TVS管中通過額定峰值大電流 IPP（0.5~500A不等）時，測得管子兩端的電壓。 VC > VBR > VR 一般地 VC ≈ 1.38VBR ≈ 1.62 VR

例如，當VBR=14.16V 時 VC=1.38*14.16=19.54V

TVS管能夠始終把被保護的器件或設備的端口電壓限制在VBR～VC范圍值內。

脈沖峰值電流Ipp

TVS管允許能通過電流（波形10/1000μs）的最大值，如電流再增大，管子會被燒壞。

同規(guī)格TVS，額定脈動峰值電流不同，常規(guī)范圍0.5A～500A。

脈沖峰值功率Ppp

在額定峰值電流波（10/1000μs）下，TVS管脈沖峰值功率:Ppp = VC * Ipp Ppp與Ipp是正比關系

TVS管10/1000μs波脈沖峰值功率范圍一般為：400W～30KW，貼片TVS管常規(guī)標稱值有：400W、500W、600W、1000W、1500W、5KW。功率越大制造成本越高。

脈沖峰值功率與脈沖波寬度和環(huán)境溫度有關

電路設計時,應估算可能發(fā)生的最大瞬態(tài)功率，選擇匹配TVS管脈沖功率，并據(jù)實際波形參考峰值脈沖功率對脈沖寬度關系圖進行合理選型。

電路設計時,應估算可能發(fā)生的最大瞬態(tài)功率，選擇匹配TVS管脈沖功率，并據(jù)實際波形參考峰值脈沖功率對脈沖寬度關系圖進行合理選型。

漏電流IR

在TVS管兩端施加額定直流工作電壓VR時，測得通過TVS管的電流值。

由于漏電流IR主要受PN結厚度的影響，PN結越薄漏電流越大，所以： VR<10V時，IR>100μA； VR>10V時，IR<5μA； 即低工作電壓的TVS管，漏電流可能會很大。

單向TVS管順向壓降VF

對單向二極管，存在順向壓降。一般以額定的正弦波電流通過半個周波的壓降表示，VF<3.5V。

電容量CP

電容量來源于PN結，屬寄生性質的參數(shù)，大小由結面積決定，100~10000pF不等,并與外加偏置電壓顯著相關。

相同電壓的TVS管，單向管的靜電容量大些；加上工作電壓后，TVS管的電容量會大幅度下降。

TVS管的使用

并聯(lián)接地

TVS管在電路中常處截止高阻態(tài)，不影響電路的任何功能。

當電路中出現(xiàn)瞬態(tài)干擾電壓時，它以皮秒級速度轉入導通狀態(tài)，將電壓箝制在安全數(shù)值，有效穩(wěn)定電路或保護精密元器件免受損壞。

干擾脈沖過去后，TVS管又轉入截止高阻狀態(tài)。

TVS管還可以這樣使用：

.TVS管的電流吸收能力相對較弱，在小電流負載保護電路中可串聯(lián)一個電阻，限制流入TVS管的浪涌電流。

.對高頻電路的保護，為規(guī)避寄生電容的負面影響，可通過串聯(lián)一個具有較小電容量的快速二極管解決。

.TVS管可通過串聯(lián)提高使用電壓。

選用TVS管注意事項

1、根據(jù)電路極性需要，結合成本，選用單向管還是雙向管。

2、TVS管的最大鉗位電壓應低于受保護元件或電路的擊穿耐電壓。

3、TVS管不適合通過并聯(lián)提高使用峰值功率，因為如一個過載損壞，會全部逐個損壞。