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TVS瞬态抑制二极管选型指南

tvs（transientvoltagesuppressors），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瞬态抑制二极管的特点  

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、tvs具有较低的动态内阻，钳位电压低。  

3、tvs较其他过压保护器件，具有较快的响应速度。  

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。  

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。  

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。  

tvs瞬态抑制二极管的典型应用  

tvs由于具有响应速度快，钳位电压低，电压精准等优点，因而应用于对保护器件要求较高的场合，如汽车电子、工业控制、照明，通信等行业，如dc电源线，rs485接口，通信电源，i/o口等。图4至图6是一些典型应用案例。 

tvs瞬态抑制二极管的电性参数  

1、vrwm截止电压，ir漏电流：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800μa。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。  

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vbrmin.和vbrmax.之间视为合格品。  

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10/1000μs电流波形。  

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。  

tvs选型注意事项  

1.最高工作电压vrwm  

在电路正常工作情况下，tvs应该是不工作的，即处于截止状态，所以tvs的截止电压应大于被保护电路的最高工作电压。这样才能保证tvs在电路正常工作下不会影响电路工作。但是tvs的工作电压高低也决定了tvs钳位电压的高低，在截止电压大于线路正常工作电压的情况下，tvs工作电压也不能选取的过高，如果太高，钳位电压也会较高，所以在选择vrwm时，要综合考虑被保护电路的工作电压及后级电路的承受能力。  

2.tvs功率选型  

产品的额定瞬态功率应大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率，具体可参照如下计算方法。  

3.vc钳位电压  

tvs钳位电压应小于后级被保护电路最大可承受的瞬态安全电压，大多数tvs的vc与vbr及ipp都成正比。对于同一功率等级的tvs，其击穿电压越高vc也越高。  

4.ir漏电流  

在一些低功耗电路或高精度采集电路中，ir过大可能导致电路功耗过大或信号的采集精度超标。因低压（vrwm＜10v）tvs的ir较大，如果后级电路耐受能力较强的话，尽量选择10v或以上的tvs；如果后级电路耐受能力不足，需要选择小ir且低电压的tvs，我司也可以提供这类产品。  

5.结电容  

TVS的结电容一般在几十皮法至几十纳法。对于同一功率等级的tvs，其电压越低，电容值越大。在一些通信线路中，要注意tvs的结电容，不能影响电路正常工作。  

6.封装形式  

tvs的功率从封装形式上也可以体现，封装体积越小，其功率一般也越小，因为tvs的芯片面积直接决定了tvs瞬态抑制二极管产品的功率等级。电路工程师可根据电路设计及测试要求选择合适封装的tvs器件。