TVS的特性與工作原理

TVS是普遍使用的一種新型高效電路保護器件，它具有極快的響應時(shí)間(亞納秒級)和相當高的浪涌吸收能力。當它的兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，TVS能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩?，以吸收一個(gè)瞬間大電流，從而把它的兩端電壓箝制在一個(gè)預定的數值上，從而保護后面的電路元件不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。正因為如此，TVS可用于保護設備或電路免受靜電、電感性負載切換時(shí)產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應雷所產(chǎn)生的過(guò)電壓。圖1所示為T(mén)VS的符號及伏安特性曲線(xiàn)。

TVS管和穩壓管一樣，也是反向應用的。其中VR稱(chēng)為最大轉折電壓，是反向擊穿之前的臨界電壓。VB是擊穿電壓，其對應的反向電流IT一般取值為1mA。VC是最大箝位電壓，當TVS管中流過(guò)的峰值電流為IPP的大電流時(shí)，管子兩端電壓就不再上升了。因此TVS管能夠始終把被保護的器件或設備的端口電壓限制在VB～VC的有效區內。與穩壓管不同的是，IPP的數值可達數百安培，而箝位響應時(shí)間僅為1×10-12s。TVS的最大允許脈沖功率為PM=VCIPP，且在給定最大鉗位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大。

圖2是在雙蹤示波器上觀(guān)察到的TVS管在承受大電流沖擊時(shí)的電流及電壓波形。圖中，曲線(xiàn)1是TVS管中的電流波形，可以看出：其流過(guò)TVS管的電流由1mA突然上升到峰值后，然后按指數規律下降。曲線(xiàn)2是TVS管兩端的電壓波形，它表示TVS中的電流突然上升時(shí)，TVS兩端電壓也隨之上升。在浪涌電壓的作用下，TVS兩極間的電壓由額定反向關(guān)斷電壓VRWM上升到擊穿電壓VB而被擊穿。隨著(zhù)擊穿電流的出現，流過(guò)TVS的電流將達到峰值脈沖電流IPP，同時(shí)其兩端的電壓被箝位到預定的最大箝位電壓VC以下。其后，隨著(zhù)脈沖電流按指數衰減，該過(guò)程中，TVS兩極間的電壓也不斷下降，最后恢復到初態(tài)，這就是TVS抑制可能出現的浪涌脈沖功率，保護電子元器件的過(guò)程。事實(shí)上，當TVS兩極受到反向高能量沖擊時(shí)，它能以10-12s級的速度，將其兩極間的阻抗由高變低，以吸收高達數千瓦的浪涌功率，使兩極間的電位箝位于預定值，從而有效地保護電子設備中的元器件免受ESD的損害。