二極管如何進(jìn)行瞬態(tài)電壓抑制？

在電子產(chǎn)品中，瞬態(tài)電壓抑制器(TVS) 二極管是保護敏感電路免受高壓瞬態(tài)損壞的組件。因為 tvs 二極管是用大橫截面積的結構成的，用于吸收高瞬態(tài)電流。高壓瞬變的主要來(lái)源是靜電放電、電氣快速瞬變和浪涌事件。本筆記將告訴您 tvs 二極管如何工作以防止電路故障和保護設備。

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瞬變是電壓或電流持續時(shí)間較短的尖峰，可以通過(guò)多種方式損壞電路。一些瞬變只發(fā)生一次，而其中一些可能是重復的。這些瞬變從幾毫伏到數千伏不等，可持續數百毫秒到納秒。由于電感負載切換或開(kāi)關(guān)和連接器中的觸點(diǎn)有缺陷，可能會(huì )在內部產(chǎn)生瞬變。由于雷擊或感應開(kāi)關(guān)，它可以在外部產(chǎn)生。

瞬態(tài)電壓是由于雷擊、未過(guò)濾的電氣設備、觸點(diǎn)彈跳、電弧、電容器組或發(fā)電機打開(kāi)和關(guān)閉等事件而突然釋放存儲的能量引起的。瞬態(tài)電壓與驟升的不同之處在于幅度更大且持續時(shí)間更短。瞬態(tài)電壓通常持續不到一微秒到幾毫秒。瞬態(tài)電壓通常根據它們在電力系統中出現的位置分為兩種不同的類(lèi)型：正常模式或共模。

瞬態(tài)電壓抑制器或 TVS 是用于保護電路免受這種意外電壓或電流尖峰影響的保護裝置。將這些 TVS 器件與電路并聯(lián)放置是保護電路免受過(guò)壓影響的主要方法。

金屬氧化物壓敏電阻、TVS 二極管、齊納二極管或旁路電容器是幾種可用于瞬態(tài)電壓抑制二極管的 TVS 器件。
瞬態(tài)電壓抑制器可分為鉗位和撬棒兩種類(lèi)型。鉗位裝置將電壓限制在一個(gè)固定的水平。他們這樣做會(huì )消耗過(guò)壓事件的多余能量。鉗位器件的一個(gè)例子是 TVS 二極管。
另一方面，一旦激活，Crowbar 設備將有效縮短受保護線(xiàn)路，將多余的能量從受保護電路轉移出去。如下圖所示，當檢測到觸發(fā)電壓（尖峰）時(shí)，crowbar 設備將電路短路，使線(xiàn)電壓降低，然后線(xiàn)電壓在一段時(shí)間后再次上升到穩定狀態(tài)以進(jìn)行正常的電路操作因為 Crowbar 設備延遲了電路。

瞬態(tài)電壓抑制二極管符號

瞬態(tài)電壓抑制二極管（（ESD 保護二極管））是一種固態(tài) PN 結二極管，專(zhuān)門(mén)設計用于消除過(guò)壓對敏感半導體和電路的突然或瞬時(shí)影響。TVS二極管是一個(gè)鉗位系統，所以當感應電壓達到雪崩擊穿電壓時(shí)，它會(huì )吸收過(guò)壓事件的多余能量，然后在過(guò)壓情況下自動(dòng)復位。雖然標準二極管和齊納二極管確實(shí)也可以用于過(guò)壓/瞬態(tài)安全，但由于標準二極管和齊納二極管是為整流和電壓控制而設計的，它們不如瞬態(tài)電壓抑制二極管那么堅固。

瞬態(tài)電壓抑制二極管如何工作？

在選擇合適的瞬態(tài)抑制器時(shí)，需要哪些類(lèi)型的 tvs 二極管？與所有其他雪崩二極管一樣，單向瞬態(tài)電壓抑制二極管在正向上充當電路中的整流器，并且該單向二極管可承受非常高的峰值電流。單向 TVS 二極管符號如下圖所示，它幾乎像一個(gè)齊納二極管。
另一方面，兩個(gè)相互對立的雪崩二極管相互串聯(lián)可以代表一個(gè)雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管。這些二極管與要保護的系統或電路并聯(lián)。與符號不同，這些二極管是作為單個(gè)元件生產(chǎn)的。雙向 TVS 二極管符號如下圖所示。

瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 特性簡(jiǎn)介

在電路中使用 tvs 二極管之前，指定給定瞬態(tài)波形的峰值脈沖能力至關(guān)重要。在大多數二極管中，峰值脈沖能力將被定為 8/20μs 或 10/1000μs 脈沖波形?？梢詫⑺矐B(tài)電壓抑制二極管分為兩組。其中一個(gè)是單向的，另一個(gè)是雙向的。

與要保護的系統或電路并行連接 TVS 二極管。TVS 系統專(zhuān)門(mén)設計用于在特定電壓水平下?lián)舸?，并且在不持續損壞的情況下傳導大量電流。
TVS 二極管在正常電壓條件下表現為開(kāi)路，但存在低漏電流。當通常電壓達到一定量時(shí)，TVS 二極管結雪崩，因此過(guò)電壓從安全電路重新定向并通過(guò) TVS 二極管分流。當過(guò)電壓下降時(shí)，系統自動(dòng)復位。
另外，tvs二極管的VI特性曲線(xiàn)類(lèi)似于齊納二極管的VI特性曲線(xiàn), TVS 二極管經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設計、表征和測試，可抑制瞬態(tài)電壓。相比之下，齊納二極管專(zhuān)為電壓調節而設計和指定。

市場(chǎng)上有許多類(lèi)型的 TVS 二極管，為特定應用配備。在選擇 TVS 二極管來(lái)保護外部接口時(shí)，您需要特別注意幾個(gè)關(guān)鍵參數。以下是數據表中的以下參數，可幫助您找到合適的 TVS 二極管。

• 反向隔離電壓 (VR)
  可以在沒(méi)有實(shí)際觸發(fā)系統的情況下向保護器施加的最高電壓是反向隔離電壓。系統的 VR 應等于或大于安全電路的峰值工作電壓。這是為了確保正常的電路操作或信號電壓不會(huì )被安全系統削波。

• 擊穿電壓 (VBR)
  二極管可以開(kāi)始保護和傳導電流的電壓就是擊穿電壓。VBR 通常定義為 1mA。

• 鉗位電壓 (VC)
  鉗位電壓是在測試波形事件期間將暴露于安全電路的最大電壓。大多數數據表都給出了上升時(shí)間為 8μS 的 1A 或 2A 波形的鉗位電壓。

• 峰值脈沖電流 (IPP)
  安全系統可以承受的最高電流是峰值脈沖電流。

TVS 二極管通常用于轉移/鉗位的低能量電路和系統，以及用于 ESD 安全的電路。因為使用外部 TVS 二極管的優(yōu)勢之一是它們通常提供四級 IEC ESD 保護。在正常工作條件下，TVS 二極管對受保護電路呈現高阻抗。理想情況下，該設備顯示為開(kāi)路，盡管存在少量漏電流。TVS 二極管應用在數據和信號線(xiàn)、微處理器和 MOS 的存儲器、AC/DC 的電源線(xiàn)以及電信設備中。

TVS二極管常見(jiàn)問(wèn)題

1. 什么是瞬態(tài)電壓抑制二極管？
瞬態(tài)電壓抑制 (TVS) 二極管，也稱(chēng)為晶體管或晶閘管，是一種用于保護電子設備免受電壓尖峰影響的電子元件。換句話(huà)說(shuō)，瞬態(tài)電壓抑制二極管是非常流行的器件，用于將瞬態(tài)電壓（例如，ESD 事件）瞬時(shí)鉗位到安全水平。

2、瞬態(tài)電壓抑制二極管的工作原理是什么？
瞬態(tài)電壓抑制二極管是一個(gè)鉗位器件，所以每當感應電壓超過(guò)雪崩擊穿電壓時(shí)，它就會(huì )吸收過(guò)壓事件的多余能量，然后在過(guò)壓情況下自動(dòng)復位。

3. 瞬態(tài)電壓抑制器有什么作用？
瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 是用于保護易受攻擊的電路免受靜電放電、感應負載切換和感應雷電等電氣過(guò)應力影響的設備。

4. 抑制二極管有什么作用？
瞬態(tài)電壓抑制 (TVS) 二極管，也稱(chēng)為晶體管或晶閘管，是一種電子元件，用于保護電子設備免受連接導線(xiàn)上感應的電壓尖峰的影響。