什么是TVS二极管

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导语：

雷击浪涌和电气过压组件有气体放电管、陶瓷放电管、压敏电阻、瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor，TVS)。放电管的耐电流能力很强，但是其反应速度慢，箝制电压也非常高；压敏电阻的寄生电容大，导通电阻也高，且低电压的压敏电阻漏电流大；而利用半导体工艺制作的TVS二极管具有漏电小、响应速度、箝位电压低的优点，本文介绍TVS二极管的特点和保护原理。

正文：

TVS二极管是固态pn结器件，经过特殊设计用于保护敏感半导体电路免遭瞬态过压的影响而损坏。TVS二极管的电路符号图如图1所示。此器件的电性能主要取决于结面积、掺杂浓度和衬底电阻。TVS二极管抗浪涌功率和浪涌电流的能力与结面积成正比例。TVS二极管依赖大面积的pn结来汲取高瞬态电流。TVS二极管的IV特性曲线与齐纳二极管类似，只不过TVS二极管是为抑制瞬态电压而特别设计的，而齐纳二极管的主要作用是稳压。

(a)            (b)

图1  TVS二极管的电路符号(a)单向; (b)双向.

如图2所示，TVS二极管与被保护电路并联，在电路正常工作情况下，TVS二极管相对被保护电路而言为高阻态，理想情况下，TVS二极管对外表现为开路，不过实际上TVS二极管上还是有非常小的漏电；当电路遭遇瞬态过压，TVS二极管的pn结发生雪崩击穿，为瞬态电流提供一个低阻通路，因此，瞬态电流将通过TVS二极管被旁路，不会损坏被保护电路。落在被保护电路上的电压被限定为TVS二极管的箝位电压。瞬态过压事件过后，TVS二极管又回复到高阻状态。只要器件工作在其标称值内，TVS二极管就不会损坏或者出现电性能上的退化。

图2  TVS二极管工作原理

TVS二极管最基本的特性是响应时间，理论上雪崩击穿发生的时间为1ps，即TVS二极管的响应时间是ps级的，然而，这个量级是很难测试的。因此，TVS二极管的响应被认为几乎是瞬间的。TVS二极管极快的响应时间意味着，任何电压过冲主要是由于线电感和PC板布线造成的。市面上的各类TVS二极管可以涵盖大范围的工作电压，如传统分立TVS器件的电压范围为5V到440V。随着TVS技术的革新，市面上也逐渐出现了用于2.8V、3.3V芯片瞬态过压保护的TVS器件。

TVS二极管快速的响应时间和低的箝位电压使得它们成为集成电路芯片板级保护的理想器件。如图3所示，为我司TVS产品SuperESD 0524P/2510的等效电路图，可用于四路数据和信号线的瞬态过压防护，如图4所示。此产品具有极低容值、高静电防护等级、极低导通电阻和一定的雷击浪涌防护能力，可应用于HDMI、USB 2.0、USB 3.0、DVI等接口。该产品已经供货给多家企业销售或应用，产品性能稳定。

图3 SuperESD 0524P/2510电路图

图4 SuperESD 0524P/2510的连接方式