TVS二极管是什么 TVS二极管的工作原理和参数

TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管是一种专门用于保护电路的元器件，它能够在瞬间吸收过高的电压脉冲，使被保护系统不受损坏。本文将介绍TVS二极管的工作原理、参数、应用、选择和注意事项进行详细的讲解。

一. 什么是TVS二极管

TVS二极管(Transient Voltage Suppressor，瞬态电压抑制二极管)，TVS二极管的特点是具有高响应速度、低稳态电阻、高峰值功耗能力和极低的反向漏电流等优良性能。它可以在纳秒级别内启动，使电路设备在高电压冲击事件中获得更好的保护。

TVS二极管是一种保护用的电子零件，可以保护电器设备不受导线引入的电压尖峰破损坏。有单向的及双向的。

单向:TVS二极管在顺向操作时类似整流子，但在其设计允许承受很大的峰值电流，1.5KE系列的瞬间功率可以到1500 W。

双向:TVS二极管可以视为是二个极性相反的雪崩二极管相串联，再和要保护的电路并联。虽然在电路中会标示为二个二极管，不过实际元件是将二个二极管封装在同一个包装中。

TVS二极管是目前市场上普遍使用的一种有效能电路保护器件，它的外型与普通二极管相同，分为轴式和贴片两大类，它的主要作用：能吸收高 达数千瓦的浪涌功率，它的主要特点是在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，其工作阻抗立即降至较低的导通值，从而允许大电流通过，同时把电压箝制在预定水平，其响应时间只 为10-12毫秒。因此，可有效地保护电子线路中的精元器件。那么双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压箝制到预定水平，双向 TVS适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等，是一种理想的保护器件。

二.参数

TVS二极管的主要参数包括最大反向工作电压、最大峰值放电电流、最大反向浪涌电流等。

最大反向工作电压指的是TVS二极管可承受的最大反向电压。超过该电压，TVS二极管将失去保护能力。

最大峰值放电电流指的是TVS二极管在被电压脉冲击打时，能够吸收的最大电流。

最大反向浪涌电流指的是TVS二极管在被电压脉冲击打后，能够承受的最大反向浪涌电流。

三. TVS二极管的工作原理

TVS二极管的工作原理基于Zener效应，即当PN结两侧的电压超过某一临界值时，PN结会发生击穿瞬间导通的现象。TVS二极管是一种特殊设计的Zener二极管，它能够承受更高的电流和功率，使其在瞬态高压事件中具有更好的保护能力。TVS二极管的工作原理基于与正常二极管相似的单向导电性质。但不同的是，当外界电压超出某个特定范围时，TVS二极管会迅速变成低阻抗状态，将电压过载脉冲吸收掉，并且阻止这些脉冲进入到被保护的电路中，从而保护电路系统不受到电压峰值的侵害。

具体来说，当输入电路的电压超过TVS二极管的工作电压范围时，TVS二极管会立即启动，将多余的电荷导向地线或其他低阻抗路径上，从而避免电路设备受到过压损坏。

四. TVS二极管的应用

由于TVS二极管的响应速度快、脆弱性强和限制电压稳定性好等优点，因此它被广泛应用于各种电子电路的瞬态保护和ESD防护领域。下面是几个常见的应用场景：

电源保护：TVS二极管可以用于保护电源输入端不受电源线电压的过冲和过压损坏。

通讯接口保护：TVS二极管可以用于保护串口、网口、USB接口等通讯接口的设备不受雷电、ESD等突发电压事件的损坏。

汽车电子：TVS二极管可以用于汽车电子中来抵御模拟电路和数字电路中的过压事件，保护汽车电器设备不受过压、浪涌和ESD等影响，防止因汽车起动、熄火、突然刹车等发生的电压干扰而导致设备故障。

电子设备：在各类电子设备中，如计算机、手机、数码相机等，TVS二极管被广泛应用于保护关键电路不受瞬变电压的影响。

工业自动化：工业自动化系统中也需要使用TVS二极管来保护PLC、DCS等关键控制器的稳定运行。

在选择TVS二极管时，需要考虑以下几个因素：

峰值功耗能力：根据瞬态高峰电压的大小和持续时间，选择具有足够峰值功耗能力的TVS二极管。

工作电压：TVS二极管的工作电压必须大于被保护系统的最高电压。

极限耐受功率：根据被保护系统的功率需求选择适当的TVS二极管。

响应时间：TVS二极管必须能够在被保护系统出现过压时迅速响应，防止损坏。

最大脉冲电流：TVS二极管的最大脉冲电流必须大于或等于被保护系统的最大脉冲电流。

工作温度范围：选择TVS二极管时要确保其能够在被保护系统的工作温度范围内正常工作。