二極管如何進行瞬態電壓抑制？

在電子產品中，瞬態電壓抑制器(TVS) 二極管是保護敏感電路免受高壓瞬態損壞的組件。因為 tvs 二極管是用大橫截面積的結構成的，用于吸收高瞬態電流。高壓瞬變的主要來源是靜電放電、電氣快速瞬變和浪涌事件。本筆記將告訴您 tvs 二極管如何工作以防止電路故障和保護設備。

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瞬變是電壓或電流持續時間較短的尖峰，可以通過多種方式損壞電路。一些瞬變只發生一次，而其中一些可能是重復的。這些瞬變從幾毫伏到數千伏不等，可持續數百毫秒到納秒。由于電感負載切換或開關和連接器中的觸點有缺陷，可能會在內部產生瞬變。由于雷擊或感應開關，它可以在外部產生。

瞬態電壓是由于雷擊、未過濾的電氣設備、觸點彈跳、電弧、電容器組或發電機打開和關閉等事件而突然釋放存儲的能量引起的。瞬態電壓與驟升的不同之處在于幅度更大且持續時間更短。瞬態電壓通常持續不到一微秒到幾毫秒。瞬態電壓通常根據它們在電力系統中出現的位置分為兩種不同的類型：正常模式或共模。

瞬態電壓抑制器或 TVS 是用于保護電路免受這種意外電壓或電流尖峰影響的保護裝置。將這些 TVS 器件與電路并聯放置是保護電路免受過壓影響的主要方法。

金屬氧化物壓敏電阻、TVS 二極管、齊納二極管或旁路電容器是幾種可用于瞬態電壓抑制二極管的 TVS 器件。
瞬態電壓抑制器可分為鉗位和撬棒兩種類型。鉗位裝置將電壓限制在一個固定的水平。他們這樣做會消耗過壓事件的多余能量。鉗位器件的一個例子是 TVS 二極管。
另一方面，一旦激活，Crowbar 設備將有效縮短受保護線路，將多余的能量從受保護電路轉移出去。如下圖所示，當檢測到觸發電壓（尖峰）時，crowbar 設備將電路短路，使線電壓降低，然后線電壓在一段時間后再次上升到穩定狀態以進行正常的電路操作因為 Crowbar 設備延遲了電路。

瞬態電壓抑制二極管符號

瞬態電壓抑制二極管（（ESD 保護二極管））是一種固態 PN 結二極管，專門設計用于消除過壓對敏感半導體和電路的突然或瞬時影響。TVS二極管是一個鉗位系統，所以當感應電壓達到雪崩擊穿電壓時，它會吸收過壓事件的多余能量，然后在過壓情況下自動復位。雖然標準二極管和齊納二極管確實也可以用于過壓/瞬態安全，但由于標準二極管和齊納二極管是為整流和電壓控制而設計的，它們不如瞬態電壓抑制二極管那么堅固。

瞬態電壓抑制二極管如何工作？

在選擇合適的瞬態抑制器時，需要哪些類型的 tvs 二極管？與所有其他雪崩二極管一樣，單向瞬態電壓抑制二極管在正向上充當電路中的整流器，并且該單向二極管可承受非常高的峰值電流。單向 TVS 二極管符號如下圖所示，它幾乎像一個齊納二極管。
另一方面，兩個相互對立的雪崩二極管相互串聯可以代表一個雙向瞬態電壓抑制二極管。這些二極管與要保護的系統或電路并聯。與符號不同，這些二極管是作為單個元件生產的。雙向 TVS 二極管符號如下圖所示。

瞬態電壓抑制器 (TVS) 特性簡介

在電路中使用 tvs 二極管之前，指定給定瞬態波形的峰值脈沖能力至關重要。在大多數二極管中，峰值脈沖能力將被定為 8/20μs 或 10/1000μs 脈沖波形。可以將瞬態電壓抑制二極管分為兩組。其中一個是單向的，另一個是雙向的。

與要保護的系統或電路并行連接 TVS 二極管。TVS 系統專門設計用于在特定電壓水平下擊穿，并且在不持續損壞的情況下傳導大量電流。
TVS 二極管在正常電壓條件下表現為開路，但存在低漏電流。當通常電壓達到一定量時，TVS 二極管結雪崩，因此過電壓從安全電路重新定向并通過 TVS 二極管分流。當過電壓下降時，系統自動復位。
另外，tvs二極管的VI特性曲線類似于齊納二極管的VI特性曲線, TVS 二極管經過專門設計、表征和測試，可抑制瞬態電壓。相比之下，齊納二極管專為電壓調節而設計和指定。

市場上有許多類型的 TVS 二極管，為特定應用配備。在選擇 TVS 二極管來保護外部接口時，您需要特別注意幾個關鍵參數。以下是數據表中的以下參數，可幫助您找到合適的 TVS 二極管。

• 反向隔離電壓 (VR)
  可以在沒有實際觸發系統的情況下向保護器施加的最高電壓是反向隔離電壓。系統的 VR 應等于或大于安全電路的峰值工作電壓。這是為了確保正常的電路操作或信號電壓不會被安全系統削波。

• 擊穿電壓 (VBR)
  二極管可以開始保護和傳導電流的電壓就是擊穿電壓。VBR 通常定義為 1mA。

• 鉗位電壓 (VC)
  鉗位電壓是在測試波形事件期間將暴露于安全電路的最大電壓。大多數數據表都給出了上升時間為 8μS 的 1A 或 2A 波形的鉗位電壓。

• 峰值脈沖電流 (IPP)
  安全系統可以承受的最高電流是峰值脈沖電流。

TVS 二極管通常用于轉移/鉗位的低能量電路和系統，以及用于 ESD 安全的電路。因為使用外部 TVS 二極管的優勢之一是它們通常提供四級 IEC ESD 保護。在正常工作條件下，TVS 二極管對受保護電路呈現高阻抗。理想情況下，該設備顯示為開路，盡管存在少量漏電流。TVS 二極管應用在數據和信號線、微處理器和 MOS 的存儲器、AC/DC 的電源線以及電信設備中。

TVS二極管常見問題

1. 什么是瞬態電壓抑制二極管？
瞬態電壓抑制 (TVS) 二極管，也稱為晶體管或晶閘管，是一種用于保護電子設備免受電壓尖峰影響的電子元件。換句話說，瞬態電壓抑制二極管是非常流行的器件，用于將瞬態電壓（例如，ESD 事件）瞬時鉗位到安全水平。

2、瞬態電壓抑制二極管的工作原理是什么？
瞬態電壓抑制二極管是一個鉗位器件，所以每當感應電壓超過雪崩擊穿電壓時，它就會吸收過壓事件的多余能量，然后在過壓情況下自動復位。

3. 瞬態電壓抑制器有什么作用？
瞬態電壓抑制器 (TVS) 是用于保護易受攻擊的電路免受靜電放電、感應負載切換和感應雷電等電氣過應力影響的設備。

4. 抑制二極管有什么作用？
瞬態電壓抑制 (TVS) 二極管，也稱為晶體管或晶閘管，是一種電子元件，用于保護電子設備免受連接導線上感應的電壓尖峰的影響。