深入全面分析TVS二極管

在電子行業(yè)中，靜電放電（簡稱ESD）對產(chǎn)品的危害是極大的。特別是在干燥的冬天，有時候你的電路突然就工作不正常了，然后找原因突然發(fā)現(xiàn)某個元件不知所以的壞掉了。除了注意不要隨意用手觸摸電路板及電子元件等常規(guī)注意事項，在電路設(shè)計的時候還應(yīng)該在電路入口加TVS二極管。

TVS是用來端口防護的，防止端口瞬間的電壓沖擊造成后級電路的損壞。有單向與雙向之分，單向TVS一般應(yīng)用于直流供電電路，雙向TVS應(yīng)用于交流供電電路。

一、工作原理

如上圖，直流電路中單向TVS反向并聯(lián)于電路中，當電路正常工作時，TVS 處于截止狀態(tài)（高阻態(tài)），不影響電路正常工作。當電路出現(xiàn)異常過電壓并達到TVS(雪崩)擊穿電壓時，TVS迅速由高電阻狀態(tài)突變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài)，泄放由異常過電壓導(dǎo)致的瞬時過電流到地，同時把異常過電壓鉗制在較低的水平，從而保護后級電路免遭異常過電壓的損壞。當異常過電壓消失后，TVS 阻值又恢復(fù)為高阻態(tài)。

二、主要參數(shù)

① Vrwm截止電壓

在Vrwm下，認為TVS是不工作的，即是不導(dǎo)通的。要求Vrwm要大于工作電壓，否則工作電壓大于Vrwm會導(dǎo)致TVS反向漏電流增大，接近導(dǎo)通，或者雪崩擊穿，影響正常電路工作。通常選取截止電壓為工作電壓的1.1~1.2倍。

② IR漏電流

漏電流，也稱待機電流。對于同功率和同電壓的 TVS，在 VRWM ≤10V時，雙向 TVS 漏電流是單向TVS 漏電流的2倍。漏電流主要帶來了功率的損耗，或者是在模擬信號中，會影響AD信號的采樣值，所以TVS的漏電流越小越好。

③ VBR擊穿電壓

擊穿電壓，指在 V-I 特性曲線上，在規(guī)定的脈沖直流電流IT或接近發(fā)生雪崩的電流條件下測得 TVS 兩端的電壓。

④IPP峰值脈沖電流，VC鉗位電壓

IPP及VC是衡量TVS在電路保護中抵抗浪涌脈沖電流及限制電壓能力的參數(shù)。對于同型號TVS，在相同IPP下的VC越小，說明 TVS 的鉗位特性越好。

TVS 鉗位電壓應(yīng)小于后級被保護電路可承受的瞬態(tài)安全電壓，VC與TVS的雪崩擊穿電壓及IPP都成正比。TVS的箝位電壓Vc不能大于被防護電路可以承受的電壓Vmax，否則會對電路造成損壞。

⑤結(jié)電容CI

結(jié)電容是TVS中的寄生電容，在高速IO端口保護需要重點關(guān)注，過大的結(jié)電容可能會影響信號的質(zhì)量。所以漏電流越小越好。

三、對比ESD靜電管

①作用不同，應(yīng)用電路不一樣

ESD的正負接在電源引腳公共端接在被保護引腳上起到釋放靜電的作用；TVS主要用在電源輸入端起到防浪涌的作用，瞬間吸收浪涌電流，起來保護后級電路的作用。

②寄生電容不同

ESD靜電二極管電容值低，一般在1--3.5PF之間；而TVS二極管的電容值卻比較高。

③保護對象不同

ESD保護二極管，主要應(yīng)用于板級保護；TVS二極管用于初級和次級保護。