简单读懂TVS瞬态抑制二极管

TVS瞬态抑制二极管是一种特殊的二极管，其工作原理基于PN结的雪崩击穿效应，以下是其工作的详细解释：

一、基本工作原理

当外加电压超过TVS二极管的击穿电压时，PN结迅速进入雪崩击穿状态，形成低阻抗路径，将瞬态电压迅速导通至地，从而保护电子设备免受电压瞬态冲击。雪崩击穿效应是指在PN结中，当外加电压超过其击穿电压时，PN结中的电子和空穴在电场的作用下加速运动，与晶格原子发生碰撞，产生更多的电子-空穴对。这些新产生的电子-空穴对继续在电场中加速运动，形成连锁反应，导致PN结中的电流急剧增加，形成雪崩击穿。

二、工作状态

TVS二极管的工作状态如上图所示：

1. 正常状态：

当电路正常工作时，TVS二极管处于高阻态（截止状态），不影响电路的正常工作。此时，TVS二极管相当于一个开路，对电路没有实质性影响。

2. 击穿状态：

当电路中出现异常过电压，并达到TVS二极管的击穿电压时，TVS二极管会迅速由高电阻状态突变为低电阻状态。此时，TVS二极管相当于一个短路，将异常过电压泄放到地，同时将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。

3. 恢复状态：

当异常过电压消失后，TVS二极管的阻值又恢复为高阻态，等待下一次的电压冲击。

三、主要参数

1. 击穿电压VBR（Breakdown Voltage）：

在规定的电流条件下（通常为1mA），TVS二极管开始导通的电压值。它决定了二极管开始导通的电压，是选型时的重要参数。

2. 箝位电压VC（Clamping Voltage）：

施加规定波形的峰值脉冲电流下，TVS管两端测得的峰值电压。它表示在大电流下，二极管能将电压钳制到的安全范围。

3. 额定工作电压Vrwm（Working Peak Reverse Voltage）：

TVS二极管在反向工作时能够长期承受的最大电压。在电路的正常工作电压范围内，TVS二极管应该保持高阻抗状态，不进行导通。

4. 峰值脉冲电流IPP（Peak Pulse Current）：

TVS二极管在指定的脉冲持续时间内可以承受的最大瞬态电流。它反映了二极管在瞬态事件中的承受能力。

5. 反向漏电流IR（Reverse Leakage Current）：

在额定工作电压下，TVS二极管的反向电流。漏电流越小，二极管在正常工作状态下的功耗越低。

6. 结电容CI（Junction Capacitance）：

TVS二极管在反向偏置时表现出的电容值。对于高速数据线保护应用来说，结电容的大小非常重要。

四、类型与应用

1. 单向TVS：

一般应用于直流供电电路。当应用于直流电路时，单向TVS二极管反向并联于电路中。

2. 双向TVS：

应用于电压交变的电路。双向TVS二极管相当于两个单向TVS二极管反向串联，可以在两个方向上提供保护。

3. 阵列TVS：

由多个TVS元件组成，可以提供更高的功率容量和更小的电容，适用于高速信号线路的保护。