TVS二极管：ESD防护与浪涌保护解析

"TVS瞬态抑制二极管用于电路的ESD和浪涌保护，是transient voltage suppressor的缩写，主要特点是快速响应和高浪涌吸收能力。" TVS瞬态抑制二极管是一种重要的电路保护器件，主要用于防止电路受到静电放电(ESD)和浪涌电流的损害。TVS的设计原理基于二极管结构，当电路中的电压超出正常范围，TVS能够迅速将自身的阻抗从高值降低到低值，将过电压钳位在安全水平，以保护下游电路元件。 TVS和ESD保护二极管有相似的工作原理，但它们在功率和封装尺寸上有显著区别。大功率TVS通常采用SMA、SMB、SMC等大型封装，而小功率TVS则多使用SOD和DFN等小型封装。ESD仅是瞬态情况中的一种，TVS则是一种具有瞬态电压抑制特性的器件。 TVS的工作机制是，当其两端承受的电压达到或超过其反向截止电压VRWM时，TVS会瞬间导通，允许大电流通过，同时将两端电压限制在安全水平——最大箝位电压VC。反向漏电流IR在VRWM下应尽可能小，以减少常态下的功率损耗。击穿电压VBR是在规定测试电流IT下TVS开始导通的电压。脉冲峰值电流IPP定义了TVS在浪涌事件中能承受的最大电流，而脉冲峰值功率Pm是IPP和VC的乘积，表示TVS在一次浪涌事件中能吸收的最大能量。此外，极间电容Cj是TVS的一个重要参数，影响着器件对高频信号的影响。 TVS的选择应考虑以下几个方面： 1. 反向截止电压VRWM应略高于被保护电路的正常工作电压，以确保在正常运行时TVS处于非导通状态。 2. 击穿电压VBR需高于可能遇到的最高瞬态电压。 3. 脉冲峰值电流IPP和最大箝位电压VC应满足电路浪涌防护的需求。 4. 极间电容Cj需要适应电路的频率特性，对于高速信号线路，应选择电容较小的TVS以减少信号失真。 TVS的应用场景广泛，包括电子设备、通信系统、电源保护等领域。常见的瞬态场合如ESD试验（IEC 61000-4-2）、浪涌试验（IEC 61000-4-5）等，都有对应的TVS保护等级标准。测试TVS性能的仪器包括示波器、电流表、电压表以及专门的浪涌发生器。 在实际应用中，选择单向还是双向TVS取决于电路是否需要对两个方向的电压瞬变进行保护。单向TVS只对正向电压脉冲提供保护，而双向TVS则可以应对正反两个方向的电压冲击。 TVS瞬态抑制二极管是现代电子系统中不可或缺的保护元件，它们能够在毫微秒级的时间内响应并有效地限制过电压，确保电路的安全稳定运行。正确地理解和选用TVS，对于保障电子设备的可靠性至关重要。