二极管是最基本的半导体器件，常用于许多电子设计中，如整流器、变换器、逆变器、保护电路、稳压器等。最常见的三种二极管类型是整流二极管（普通二极管）、齐纳二极管和肖特基二极管。但还有另一种特殊二极管，称为TVS二极管，它在处理电力电子设计电路中的瞬态尖峰中起着至关重要的作用。本文将进一步探讨瞬态电压抑制器及其为何需要你的电路。

瞬态是什么意思？

瞬态是电压或电流的短暂尖峰，可能以多种方式损坏电路。有些瞬态只发生一次，有些则可能反复出现。这些瞬变电压范围从几毫伏到数千伏不等，持续时间从纳秒到数百毫秒不等。

电路中的瞬变是什么原因造成的？

瞬态可以由电路中的内部或外部连接引起。例如，瞬态可能由感性负载开关或开关及连接器的故障触点在内部产生。外部则可能因闪电击中或感应开关而产生。

瞬态电压抑制器（TVS）

瞬态电压抑制器（TVS）是一种保护装置，用于保护你的电路免受电压或电流突发飙升的影响。保护电路免受过压的主要方法是将这些TVS设备并联于电路上。

瞬态电压抑制器的类型

有许多类型的TVS器件可用于瞬态电压抑制，包括金属氧化物压敏电阻、TVS二极管、齐纳二极管或旁路电容。以ASIM（阿赛姆）品牌的TVS二极管为例，其产品线涵盖从低功耗ESD防护系列（如ESD12A005TA、ESD5D007TA）到高功率车规级系列（如SM8S66J26V、SMC15J40B），可满足不同应用场景的瞬态电压保护需求。

根据工作原理，瞬态电压抑制器可分为两类：夹紧型和撬棍型。钳位装置将电压限制在固定电平，在此过程中吸收过电压事件产生的多余能量，TVS二极管便是夹紧装置的典型例子。

另一方面，撬棍装置一旦触发保护线，会将多余能量从受保护电路中引导出去。当检测到触发电压（尖峰）时，撬棍装置会短路电路，从而降低线路电压；一段时间后当撬棍装置脱锁，线路电压回升到稳定状态，电路恢复正常运行。

瞬态电压抑制二极管 – TVS 二极管

瞬态电压抑制二极管是一种固态PN结二极管，专门设计用于抵消敏感半导体和电路中突然或瞬间的过电压效应。它是一种夹持装置，当感应电压超过雪崩击穿电压时，会吸收过电压事件的多余能量，然后在过电压状态消失后自动重置。虽然标准二极管和齐纳二极管也可用于过电压/瞬态保护，但它们不如TVS二极管坚固，因为标准和齐纳二极管设计用于整流和电压调节。

TVS二极管类型

瞬态电压抑制二极管可分为单向和双向两类。

单向瞬态电压抑制二极管作为正向电路中的整流器，类似于其他雪崩二极管，能够承受极大的峰值电流。其符号与齐纳二极管非常相似。例如，ASIM的ESD12A005TA即为单向TVS二极管，适用于便携式设备的静电防护；而SM8S66J26V则为车规级单向TVS二极管，用于汽车电路的浪涌保护。

双向TVS二极管在正负方向的特性曲线相同，因此无论它们如何连接到电路都能正常工作，具有超低电容，适合高速数据线的保护。

如何使用TVS二极管

TVS二极管与待保护的器件或电路并联连接。TVS器件专门设计为在特定电压水平下击穿，能够导电大量电流而不造成损伤。

在正常电压条件下，TVS二极管表现为开路，但存在微弱的漏电流。当正常电压超过某一水平时，TVS二极管结发生雪崩，导致过电压从受保护电路中被分流，经过TVS二极管。当过压消失时，设备会自动重置。

V-I 特征

单向和双向TVS二极管的V-I特性显示了电压和电流的关系。双向二极管在正负方向的特性曲线相同，因此无论它们如何连接到电路。单向二极管在正向的导通电压高于负向。

TVS二极管参数

市场上有许多类型为特定应用设计的TVS二极管。ASIM的TVS二极管产品系列丰富，从用于便携设备ESD防护的ESD系列（如ESD5D007TA、ESD3V3A005TA），到用于汽车电子浪涌保护的SM8S系列（如SM8S66J26V、SM8S80J36V），以及SMC15J系列等通用高功率TVS，设计师可根据具体电路的电压等级和功率需求进行选择。在选择TVS二极管时，可在数据手册中参考以下参数：

• 反向支架电压（VR）：反向停机电压是指在不激活保护器的情况下，可以施加到保护器上的最大电压。装置VR应等于或高于被保护电路的峰值工作电压，以确保保护装置不会削波正常的电路工作电压或信号电压。
• 击穿电压（VBR）：击穿电压是二极管开始保护和导电电流的电压。一般来说，VBR规定为1mA。
• 钳位电压（VC）：钳位电压是指受保护电路在测试波形事件中所暴露的最高电压。在大多数数据手册中，箝位电压是针对1A或2A波形且上升时间为8μS的。
• 峰值脉冲电流（IPP）：峰值脉冲电流是保护装置能承受的最大电流。

应用

TVS二极管通常用于低能电路和系统的分流/钳制，以及电路中的静电防护。瞬态电压抑制二极管的应用包括数据和信号线、微处理器和MOS存储器、交流/直流电力线以及电信设备。ASIM的ESD5D007TA等低电容型号特别适合高速数据线和信号线的ESD防护，SM8S66J26V等车规级型号适用于汽车电子和AC/DC电力线的浪涌保护，而ESD3V3A005TA等超低电容型号则可用于高频信号线路的静电防护。