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TVS作為現(xiàn)在最主要的保護(hù)器件之一，對(duì)電路和芯片的保護(hù)起到了重要作用。

瞬態(tài)抑制二極管，英文全稱Transient Voltage Suppressor，英文縮寫(xiě)TVS。

以下是TVS的基本工作原理和特性：

一、TVS的工作原理：

關(guān)鍵詞：分流限壓

根據(jù)并聯(lián)的原理，兩個(gè)并聯(lián)電路的兩個(gè)交叉節(jié)點(diǎn)上的電壓相等。

正常情況下，TVS和被保護(hù)的電路或者芯片并聯(lián)，在不動(dòng)作的時(shí)候，阻值很大，在兩端電壓小于等于保護(hù)器件截止電壓的時(shí)候，漏電流很?。ㄒ?guī)格書(shū)定義值），基本不產(chǎn)生功率損耗，所以不影響電路正常工作。

當(dāng)TVS兩端的電壓超過(guò)擊穿電壓的時(shí)候（定義的是1mA或者10mA的電流下的電壓），TVS被判定擊穿導(dǎo)通，從高阻變成了低阻，根據(jù)歐姆定律，I=U/R，這個(gè)時(shí)候流經(jīng)TVS的電流會(huì)瞬間變大，把過(guò)壓限制在TVS的最大鉗位電壓以下，從而起到分流限壓的效果。

瞬態(tài)過(guò)壓消失后，TVS又恢復(fù)成了高阻狀態(tài)，從而達(dá)到重復(fù)保護(hù)的效果。

二、TVS的電路符號(hào)和極性：

TVS根據(jù)極性分為單向TVS和雙向TVS，電路符號(hào)和伏安特性曲線如下：

單向TVS在實(shí)際的器件外觀上的體現(xiàn)是有一條和普通二極管一樣的陰極線，雙向的則沒(méi)有陰極線如下圖所示：

單向和雙向TVS的特性和應(yīng)用選型考慮：

單向TVS：正向特性為二極管正向?qū)ㄌ匦?，正向壓?.7V左右，瞬態(tài)殘壓低，反向表現(xiàn) TVS鉗位特性。

雙向TVS：正向和反向都表現(xiàn)TVS的鉗位特性。

1，從實(shí)際貼片和焊接的方便性考慮：雙向不用考慮貼片方向，單向需考慮貼片的方向。

2，從替代性考慮：正常情況下，雙向TVS可以替代單向TVS使用，因?yàn)椴挥每紤]方向，不用考慮方向的好處

是會(huì)消除因?yàn)橐恍┥a(chǎn)或者其它原因?qū)е碌目煽啃圆涣家蛩?。但是需要評(píng)估電路后端負(fù)壓耐壓。

3，從電路正常工作來(lái)選擇：雙向TVS可以適用于直流和交流電路，單向器件正常情況下只能應(yīng)用于直流電路，

否則會(huì)因?yàn)檎虺掷m(xù)導(dǎo)通而失效（如果想利用單向TVS的正向?qū)ㄌ匦?，?lái)做防反接的，則需要考慮TVS的

正向特性）。

4，從鉗位電壓（VC）來(lái)考慮：正向脈沖的防護(hù)效果一樣，反向脈沖的防護(hù)效果單向更好。

三、常規(guī)TVS的封裝：

說(shuō)明：這部分僅說(shuō)明功率TVS的常用封裝，打線形式的小封裝器件統(tǒng)一放在ESD介紹。

四、TVS的關(guān)鍵參數(shù)：

①，峰值脈沖功率（Ppp，Peak pulse power dissipation）：在10/1000us的純電流波下可以承受的最大功率。

說(shuō)明：同功率系列的TVS，Ppp=IPP*VC，由此可以推出，相同功率系列的TVS，電壓越高，對(duì)應(yīng)的IPP就越小，這也是電壓比較高的器件防護(hù)等級(jí)不夠需要采用組合方案的原因。

②，封裝：元器件的外形尺寸。

③，極性：UNI-Polar表示單向器件，BI-Polar表示雙向器件。

④，絲?。罕硎井a(chǎn)品本體上的印字。

⑤，截止電壓（Vrwm，Reverse stand-off voltage）：安全工作電壓，器件兩端電壓小于等于截止電壓時(shí)，器件的漏電流≤規(guī)格書(shū)定義的漏電流。

說(shuō)明：所以如果產(chǎn)品工作電壓超出器件截止電壓，器件兩端的漏電流就會(huì)變大，最后導(dǎo)致器件性能損傷或者直接導(dǎo)通失效。

⑥，擊穿電壓（VBR，Breakdown voltage）：觸發(fā)電壓、動(dòng)作電壓、在器件兩端電壓大于等于擊穿電壓時(shí)，判定器件被擊穿，實(shí)際是在規(guī)格書(shū)定義的測(cè)試電流IT下對(duì)應(yīng)的電壓，由于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不可能讓每顆芯片的電壓保持完全一致，所以定義了擊穿電壓的上下限范圍。

⑦，測(cè)試電流（IT，Test Current）：定義的測(cè)試器件擊穿電壓的電流。

⑧，最大鉗位電壓（VC，Maximum Clamping Voltage）：在對(duì)應(yīng)波形（正常情況下是在10/1000us的純電流波）的IPP的情況下，器件兩端的限制電壓（也叫殘壓、鉗位電壓、保護(hù)電壓等）。

⑨，峰值脈沖電流（IPP，Peak Pulse Current）：器件在對(duì)應(yīng)波形（正常情況下是10/1000us的純電流波）下的最大承受電流。

⑩，反向漏電流（IR，Reverse Leakage）：定義在器件兩端電壓為截止電壓Vrwm的時(shí)候器件的反向電流。

五、TVS的優(yōu)缺點(diǎn)：

1，TVS的優(yōu)點(diǎn)：

(1) TVS反應(yīng)速度是所有保護(hù)器件里面最快的，可以達(dá)到皮秒（ps）級(jí)別，可以有效防護(hù)浪涌、靜電、EOS等

     瞬態(tài)干擾。

(2) TVS鉗位電壓精確。

(3) TVS的擊穿電壓精度高，正常在正負(fù)偏差5%以內(nèi)。

(4) TVS的漏電流相對(duì)壓敏要低很多。

(5) TVS可靠性高，工作溫度可以達(dá)到125°以上。

2，TVS的缺點(diǎn)：

(1) TVS的結(jié)電容比較大，只適用于電源口或者傳輸速率很低的信號(hào)口。

(2) 常規(guī)TVS（SOD-123FL封裝到SMC封裝）功率受到封裝限制，無(wú)法防護(hù)大等級(jí)的浪涌或者雷擊，需要采用

     組合方案進(jìn)行防護(hù)。

說(shuō)明：TVS主要優(yōu)點(diǎn)就是殘壓相較其它類型的保護(hù)器件較低。

六、TVS的選型考慮

底層邏輯：在不影響要保護(hù)的電路平時(shí)正常工作的情況下，還能在異常的過(guò)壓經(jīng)過(guò)的時(shí)候，把電壓降下來(lái)，達(dá)到

保護(hù)后面的電路或者芯片的目的，同時(shí)保護(hù)器件本身還不能被打壞。

分析：

1，如何實(shí)現(xiàn)在加了TVS后不影響電路正常工作？

——針對(duì)電源端口，主要會(huì)影響電路正常工作的因素是TVS的兩端的電壓和漏電流，漏電流大會(huì)導(dǎo)致電路損耗增

大，對(duì)于TVS本身來(lái)說(shuō)，正常不動(dòng)作之前漏電流是很小的，但是在觸發(fā)導(dǎo)通之后，器件的反向電流會(huì)變大，持續(xù)

保持這個(gè)狀態(tài)TVS有失效的風(fēng)險(xiǎn)。

所以，針對(duì)以上考慮，TVS首先需要考慮截止電壓Vrwm的選擇，因?yàn)榻刂闺妷壕褪轻槍?duì)性的給出的安全電壓的

建議，如果電路本身的工作電壓超出器件的截止電壓，那么漏電流就有可能會(huì)超出TVS規(guī)格書(shū)給出的范圍，產(chǎn)生

安全隱患。

也就是：Udc < Vrwm

——針對(duì)信號(hào)端口，正常情況下不推薦使用TVS，因?yàn)門(mén)VS的結(jié)電容是比較大的，如果信號(hào)傳輸速度比較高的話，

會(huì)影響信號(hào)的傳輸。

當(dāng)然這也不是絕對(duì)的，對(duì)于低速傳輸信號(hào)，例如傳統(tǒng)的RS485接口、RS232接口，或者一般的I/O口，在實(shí)際驗(yàn)證

的過(guò)程中，TVS的效果有時(shí)候會(huì)比其它器件效果要好，主要是因?yàn)閷?duì)于脈沖群性質(zhì)的連續(xù)過(guò)壓干擾，電容值大一點(diǎn)

效果可能會(huì)好一些，需要根據(jù)具體情況評(píng)估。

2，怎么實(shí)現(xiàn)異常過(guò)壓經(jīng)過(guò)TVS后，TVS可以有效保護(hù)后面的電路或芯片。

——這里主要考驗(yàn)的是TVS的鉗位電壓或殘壓，當(dāng)然，如果PCB本身畫(huà)板有問(wèn)題的話，加保護(hù)器件效果也不好。

這里需要評(píng)估后端本身的常態(tài)耐壓和瞬態(tài)耐壓，現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)的芯片很多由于降本因素對(duì)于耐壓這一塊做出了取舍，

所以對(duì)保護(hù)器件的要求是更高的。

所以之前正常選型的話，直接選一個(gè)器件截止電壓比工作電壓高的常用的器件就可以了，測(cè)試一般也沒(méi)什么問(wèn)題，

現(xiàn)在有些后端芯片耐壓低的還需要專門(mén)考慮殘壓這個(gè)因素。

另外一點(diǎn)需要考慮的就是單雙向的問(wèn)題了，有些芯片反向的耐壓比較低，用雙向的TVS實(shí)際測(cè)試負(fù)壓的時(shí)候還是會(huì)

把芯片打壞，這個(gè)時(shí)候可以考慮用單向器件做保護(hù)。

3，TVS自身不能被打壞。

——這點(diǎn)主要考慮的是TVS本身能不能扛得住外界傳進(jìn)來(lái)的干擾的沖擊，扛不住，TVS自己就掛了，扛住了，后面

還不壞，就實(shí)現(xiàn)了保護(hù)的目的。

所以外界傳進(jìn)來(lái)的干擾這里其實(shí)分成兩種類型，一種是根據(jù)客戶的需求或者行業(yè)要求，要通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)，另一種

就是實(shí)際用在什么環(huán)境里面，考慮的是實(shí)際會(huì)產(chǎn)生多大的浪涌的等級(jí)，根據(jù)這個(gè)等級(jí)來(lái)選對(duì)應(yīng)的器件。

3，其它考慮。

還有一點(diǎn)很多朋友在選型的時(shí)候可能也會(huì)忽略，就是你這個(gè)電路本身有沒(méi)有錯(cuò)接或者反接的可能性，或者標(biāo)準(zhǔn)對(duì)錯(cuò)

接或者反接有要求，那么需要考慮到錯(cuò)接的最高電壓不能讓TVS被導(dǎo)通失效或者需要TVS配合過(guò)流元器件一起搭配

使用。