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瞬态电压抑制二极管详解:原理、类型与工程实践指南

瞬态电压抑制二极管详解:原理、类型与工程实践指南

瞬态电压抑制二极管(TVS)基本原理

瞬态电压抑制二极管是一种基于PN结的半导体器件,利用其在反向偏置下的雪崩击穿特性,在检测到瞬时过压时迅速进入导通状态,将多余能量泄放到地,实现电压钳位。这一过程仅持续纳秒级别,因此能有效避免瞬态高压对后端电路造成永久性损伤。

主要类型对比

类型特点适用场景
单向TVS仅对正向过压响应,适合直流线路保护电源输入、信号线(单向传输)
双向TVS可应对正负双方向过压,常用于交流或差分信号线USB、HDMI、以太网接口
TVS阵列集成多个通道,节省空间,适用于多引脚接口高速数据接口、连接器保护

关键性能参数解析

1. 反向工作电压(VRWM:器件可长期承受的最大工作电压,不应超过电路额定值。

2. 钳位电压(VClamp:在规定脉冲电流下,器件两端呈现的最高电压,直接影响保护效果。

3. 峰值脉冲电流(IP:表示器件能承受的最大瞬时电流,单位为A。

4. 功率耗散能力:决定器件在多次瞬态事件后的热稳定性。

设计注意事项

布局优化:TVS应尽可能靠近被保护端口,减少寄生电感。

接地设计:良好的接地路径是泄放能量的关键,避免形成回路。

冗余保护策略:对于高可靠性系统,建议结合TVS与MOV(金属氧化物压敏电阻)形成二级保护。

温度影响:高温环境下需注意降额使用,避免参数漂移。

常见误区提醒

❌ 认为“只要加了TVS就万无一失”——错误的选型或布局可能导致保护失效。

❌ 忽视重复冲击能力——连续瞬态事件会加速器件老化。

✅ 正确做法:结合IEC 61000-4-2、IEC 61000-4-5等标准进行测试验证。

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