TVS(ESD器件)及选型原则

1、概述TVS管是瞬态电压抑制器（TransientVoltageSuppressor）的简称。它的特点是：响应速度特别快（为ns级）；耐浪涌冲击能力较放电管和压敏电阻差，其10/1000ys波脉冲功率从400W30KW,脉冲峰值电流从0.52A544A；击穿电压有从6.8V550V的系列值，便于各种不同电压的电路使用。特性TVS管有单向与双向之分，单向TVS管的特性与稳压二极管相似，双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联，其主要特性参数有：截止电压（反向断态电压）VRWM与反向漏电流IR:截止电压（反向断态电压）VRWM表示TVS管不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。

2、击穿电压VBR：TVS管通过规定的测试电流IT时的电压，这是表示TVS管导通的标志电压。脉冲峰值电流IPP：TVS管允许通过的10/1000ys波的最大峰值电流（8/20ys波的峰值电流约为其5倍左右），超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一个系列中，击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小。最大箝位电压VC:TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。脉冲峰值功率Pm：脉冲峰值功率Pm是指10/1000ys波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积，即Pm=IPP*VC。稳态功率P0：TVS管也可以作稳压二极管用，这时要使用稳态功率。极间电容Cj：与压敏电阻一样，TVS管的极间

3、电容Cj也较大，且单向的比双向的大，功率越大的电容也越大。瞬态抑制二极管（TransientVoltageSuppressor）简称TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点TVS和一般的稳压二极管有什么区别电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因，常给人们带来

4、无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷击干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感到防不胜防。幸好，一种高效能的电路保护器件TVS的出现使瞬态干扰得到了有效抑制TVS（TransientVoltageSuppressor）或称瞬变电压抑制二极管是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，其电路符号和普通稳压二极管相同，外形也与普通二极管无异，当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度（最高达1*10-12秒）使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏如

5、果是使用的话，TVS有二极管类，和压敏电阻类。我个人认为压敏电阻类更有优势，目前广泛用于手机，LCD模组，及一些比较精密的手持设备。特别是出口欧洲的产品一般都要加，作为静电防护的主要手段之一。TVS和齐纳稳压管都能用作稳压，但是齐纳击穿电流更小，大于10V的稳压只有1mA,相对来说要比齐纳二极管击穿电流要大不少，但是齐纳二极管稳压精度可以做的比较高。在电路中一般工作于反向截止状态，此时它不影响电路的任何功能。TVS在规定的反向应用条件下，当电路中由于雷电、各种电器干扰出现大幅度的瞬态干扰电压或脉冲电流时，它在极短的时间内（最高可达到1x10-12秒）迅速转入反向导通状态，并将电路的电压箝位在所

6、要求的安全数值上，从而有效的保护电子线路中精密元器件免受损坏。干扰脉冲过去后，TVS又转入反向截止状态。由于在反向导通时，其箝位电压低于电路中其它器件的最高耐压，因此起到了对其它元器件的保护作用。TVS能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦，其箝位时间仅为1ps1。TVS根据极性可分为单向和双向TVS。单向TVS一般适用于直流电路，双向TVS一般适用于交流电路中。由于TVS起保护作用时动作迅速、寿命长、使用方便，因此在瞬变电压防护领域有着非常广泛的应用。TVS管的选型原则如下：确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电，应计算出最大值。若TVS有可能承受来自两个方向的尖峰脉冲电压（浪涌电压）

7、冲击时，应当选用双极性的，否则可选用单极性。直流保护一般选用单向TVS二极管，交流保护一般选用双向TVS二极管，多路保护选用TVS阵列器件，大功率保护选用TVS专用保护模块。特殊情况，女如RS-485和RS-23保护可选用双向TVS二极管或TVS阵列。选择TVS的VRWM等于或大于上述步骤1所规定的操作电压。这就保证了在正常工作条件下TVS吸收的电流可忽略不计，否则TVS将吸收大量的漏电流而处于雪崩击穿状态，器件面临被损坏的危险，从而影响电路的工作。所选TVS的最大箝位电压（VC）应低于被保护电路所允许的最大承受电压。如果知道比较准确的浪涌电流IPP,则可利用VC*Ipp来确定功率；如果无法确

8、定IPP的大致范围，则选用功率大些的TVS为好。PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率（持续时间与间歇时间之比）为0.01。如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，不然有可能损坏TVS。在确定了TVS的最大箝位电压VC后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，这是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰减。因此，C是数据接口电路选用TVS的重要参数。对于数据/信号频率越高的回路，二极管的电容对电路的干扰越大，形成噪声或衰减信号强度也大，因此，需要根据回路的特性来决定所选器件的电容范围。高频回路一般选择电容应尽量小（如LCTVS、低电容TVS，电容不大于3pF），而对电容要求不高的回路，