详解TVS瞬态抑制二极管：从命名规则到电性参数全面介绍

今天我们将详细讲解TVS瞬态抑制二极管这一关键的保护元件。阐述TVS的工作原理、特性、命名规则、电性参数以及典型应用场景，帮助大家更好地理解这一高效能的保护器件是如何为现代电子设备保驾护航的。

TVS瞬态抑制二极管的工作原理

TVS（Transient Voltage Suppressors），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。

图1：TVS瞬态抑制二极管的原理图

TVS 瞬态抑制二极管的伏安特性曲线及相关参数说明如图 2 所示，双向 TVS二极管系列产品的 伏安特性曲线第一象限与第三象限极性相反， 特性相似，如图 3。当 TVS 反向偏置时，TVS 有两种工作模式：待机（高阻抗）或钳制（相对的低阻抗）， 如图 2 第三象限。在待机状态下，流过 TVS 的电流称为待机电流（IR）或漏电流，该电流的大小随 TVS 的结温而变化。在 TVS 的伏安特性曲线中，由高阻抗（待机）向低阻抗（钳位）转变是雪崩击穿的开始， 当 TVS 完全雪崩击穿时，TVS 会瞬间把高电压转化为流过其体内的大电流并保持 PN 结两端相对较低的钳 位电压。

图2：单向TVS伏安特性曲线

图3：双向TVS伏安特性曲线

TVS瞬态抑制二极管的特点

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。
TVS具有较低的动态内阻，钳位电压低。
TVS较其他过压保护器件，具有较快的响应速度。
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。
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。
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瞬态抑制二极管的电性参数

①VRWM 截止电压，IR 漏电流 

表1 为TVS 规格参数，下面分别针对以下参数简单介绍：

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 4 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 800μ A。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。

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 5 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 VBR MIN.和 VBRMAX.之间视为合格品。

图4：TVS截止电压（VRWM）的漏电流IR试验电路

图5：TVS钳位电压（VC），峰值脉冲电流（IPP）试验回路

图6：10/1000uS电流波形

下图（图 7）为 TVS 峰值脉冲电流（IPP），钳位电压（VC）测量试验回路示意图，测量时应考虑到 TVS 的散 热问题，两次测试时间间隔不能太短，以免对 TVS 造成损坏。

图7：TVS钳位电压（VC），峰值脉冲电流（IPP）试验回路

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 8 至图 9 是 TVS瞬态抑制二极管的一些典型应用案例。