电子器件系列34：tvs二极管（1）

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TVS瞬态抑制二极管电路保护产品选型指南 - 赛米微尔-技术支持社区

1、TVS瞬态抑制二极管的工作原理
TVS（Transient Voltage Suppressors），即瞬态电压抑制器，又称雪崩击穿二极管。它是采用半导体工 艺制成的单个PN结或多个PN结集成的器件。TVS有单向与双向之分，单向TVS一般应用于直流供电电路， 双向TVS应用于电压交变的电路。如图1所示，应用于直流电路时单向TVS反向并联于电路中，当电路正常 工作时，TVS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（雪崩） 击穿电压时，TVS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 阻值又恢复为高阻态。

TVS 瞬态抑制二极管的伏安特性曲线及相关参数说明如图 2 所示，双向 TVS二极管系列产品的 伏安特性曲线第一象限与第三象限极性相反， 特性相似，如图 3。当 TVS 反向偏置时，TVS 有两种工作模式：待机（高阻抗）或钳制（相对的低阻抗）， 如图 2 第三象限。在待机状态下，流过 TVS 的电流称为待机电流（IR）或漏电流，该电流的大小随 TVS 的结温而变化。在 TVS 的伏安特性曲线中，由高阻抗（待机）向低阻抗（钳位）转变是雪崩击穿的开始， 当 TVS 完全雪崩击穿时，TVS 会瞬间把高电压转化为流过其体内的大电流并保持 PN 结两端相对较低的钳 位电压。 

 

 2 、TVS瞬态抑制二极管的特点
2.1、TVS内部芯片为半导体硅材料，采用半导体工艺制成，具有较高的可靠性。
2.2、TVS具有较低的动态内阻，钳位电压低。
2.3、TVS较其他过压保护器件，具有较快的响应速度。
2.4、TVS电压精度高，击穿电压一般为±5%的偏差，在特殊应用场合，还可以通过工艺改善或参数筛选达 到更高的精度。
2.5、TVS封装多样化，贴片封装有SOD-123、SMA (DO-214AC)、SMB(DO-214AA)、SMC(DO-214AB)、 DO-218AB等，插件封装有DO-41、DO-15、DO-201、P-600等。
2.6、TVS在10/1000μs波形下瞬态功率可达200W~30000W，甚至更高。在8/20μs波形下瞬态峰值脉冲电 流可达3kA、6kA、10kA、16kA、20kA甚至更高。工作电压范围可从3.3V~600V，甚至更高。

 

 

VRWM-截止电压，TVS 的最高工作电压，可连续施加而不引起 TVS 劣化或损坏的最大的直流电压或交流峰 值电压。在 VRWM 下，TVS 呈现高阻态，认为是不工作的，即是不导通的。 
IR-漏电流，也称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下，流过TVS的最大电流。TVS的漏电流一般 是在截止电压下测量，对于某一型号TVS, IR应在规定值范围内。
VRWM 和 IR 测试回路如图 7 所示，对 TVS 两端施加电压值为 VRWM，从电流表中读出的电流值即为 TVS 的漏 电流 IR，其中虚线框表示单向 TVS 测试回路。如对于我司型号为 SMBJ5.0A 的 TVS，当加在 TVS 两端的电压 为 5VDC 时，流过 TVS 的电流应小于 800μ A。对于同功率和同电压的 TVS，在 VRWM≤10V 时，双向 TVS 漏电 流是单向 TVS 漏电流的 2 倍。

5.2 VBR 击穿电压
击穿电压，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。
对于低压 TVS，由于漏电流较大，所以测试电流选取的 IT 较大，如 SMBJ5.0A，测试电流 IT 选取 10mA。VBR测试电路如图 8 所示，使用脉冲恒流源对 TVS 施加 IT 大小的电流时，读出 TVS 两端的电压则为击穿电压。电流施加时间应不超过 400ms，以免造成 TVS 受热损坏。测量时，VBR 落在 VBR MIN.和 VBRMAX.之间视为合格品。

5.3、 IPP 峰值脉冲电流 /VC 钳位电压
IPP，峰值脉冲电流，给定脉冲电流波形的峰值。TVS一般选用10/1000μ s电流波形（图9）。
VC，钳位电压，施加规定波形的峰值脉冲电流IPP时，TVS两端测得的峰值电压。
IPP 及 VC 是衡量 TVS 在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流及限制电压能力的参数，这两个参数是相互联系的。对于 TVS 在防雷保护电路中的钳位特性，可以参考 VC 这个参数。对于相同型号 TVS，在相同 IPP 下的 VC越小，说明 TVS 的钳位特性越好。TVS 的耐脉冲电流冲击能力可以参考 IPP，同型号的 TVS，IPP 越大，耐脉冲电流冲击能力越强。