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TVS，即瞬态抑制二极管（Transient Voltage Suppressor） ，是一种新型高效的电路保护器件，在电子电路中起着防浪涌、过电压保护的关键作用。当 TVS 管的两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度（亚纳秒级）把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗 ，吸收一个瞬间大电流，将它两端的电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。
TVS 管的外型与普通二极管相似，但其特性却截然不同。普通二极管主要用于整流、检波等常规功能，而 TVS 管专注于应对瞬间的过电压威胁。例如，在日常使用的电子设备中，当遭遇雷击、静电放电或者电源的突然波动时，这些瞬间产生的高电压可能会对设备内部的精密电路造成不可逆的损坏。而 TVS 管就如同一位忠诚的卫士，时刻守护着电路，一旦检测到异常的高电压，便迅速行动，将过高的电压限制在安全范围内，确保电路中的芯片、晶体管等关键元件不受损害。
TVS 管由半导体工艺制成，其核心结构是一个或多个 PN 结 。PN 结是由 P 型半导体和 N 型半导体紧密结合形成的，在它们的交界处，由于电子和空穴的扩散，形成了一个特殊的空间电荷区，这就是 PN 结的基础。TVS 管可分为单向和双向两种类型。单向 TVS 管内部只有一个 PN 结，其特性类似于普通的稳压二极管，在正向导通时，电流可以顺利通过，而在反向电压达到一定值时，会发生雪崩击穿现象。双向 TVS 管则相当于两个单向 TVS 管背靠背连接，内部有两个 PN 结，无论电压是正向还是反向施加，当超过一定阈值时，都会发生击穿导通 。这种结构使得双向 TVS 管能够在交流电路以及电压极性不确定的电路中发挥有效的保护作用。
在正常工作状态下，TVS 管处于截止状态，呈现高阻抗特性。以直流电路中使用的单向 TVS 管为例，它反向并联在电路中，当电路电压正常时，TVS 管两端的反向电压低于其击穿电压，几乎没有电流通过，就像一个断开的开关，对电路的正常工作没有任何影响，电路中的电流按照原有的路径流动，各个元件都能稳定运行。
一旦电路遭受过电压冲击，情况就会发生急剧变化。当瞬态过电压超过 TVS 管的击穿电压时，它会迅速从高阻抗状态转变为低阻抗状态，就像开关瞬间闭合一样。此时，TVS 管能够在极短的时间内（通常在亚纳秒级）导通，为过电流提供一条低电阻的通路，使其能够迅速泄放到地或其他合适的回路中 。在这个过程中，TVS 管的两端电压会被钳制在一个相对较低的水平，即钳位电压。这个钳位电压是 TVS 管的一个重要参数，它必须低于后级被保护电路所能承受的最大电压，这样才能确保后级电路中的芯片、晶体管等精密元件不会因为过高的电压而损坏。当异常过电压消失后，TVS 管又会自动恢复到高阻抗的截止状态，等待下一次可能出现的过电压冲击，继续履行其保护电路的职责。
（一）反向工作电压 VRM
反向工作电压（VRWM） 是指 TVS 管在正常工作状态下，能够承受的最大反向电压。这个电压必须高于电路的正常工作电压，以确保在正常情况下，TVS 管处于截止状态，不会对电路的正常运行产生影响。例如，在一个工作电压为 5V 的直流电路中，我们需要选择反向工作电压大于 5V 的 TVS 管，如常见的 6.8V、10V 等规格 。如果选择的 TVS 管反向工作电压低于电路的正常工作电压，那么 TVS 管就会在正常工作时导通，从而影响电路的正常运行，甚至可能导致电路故障。
漏电流（IR）是指在规定的反向工作电压下，TVS 管中流过的微小电流。在正常工作状态下，TVS 管处于截止状态，理论上不应该有电流通过，但实际上由于半导体材料的特性，总会有一些微小的电流存在，这就是漏电流。漏电流的大小直接影响到电路的功耗，尤其是在一些对功耗要求严格的低功耗电路中，如电池供电的便携式设备，需要选择漏电流极低的 TVS 管。因为漏电流虽然微小，但如果在长时间运行的电路中积累起来，也会消耗一定的电量，缩短电池的使用寿命。一般来说，TVS 管的漏电流通常在微安（μA）甚至纳安（nA）级别 。
击穿电压（VBR）是 TVS 管的一个关键参数，它是指在规定的测试电流下，TVS 管发生反向击穿时的电压。当电路中的瞬态电压超过 TVS 管的击穿电压时，TVS 管会迅速从高阻抗状态转变为低阻抗状态，开始导通并吸收过电流。击穿电压的准确性对于 TVS 管的保护效果至关重要，如果击穿电压设置过低，TVS 管可能会在正常电压波动时误动作；如果击穿电压设置过高，又可能无法及时对过电压进行保护。在测量击穿电压时，需要注意测量的时间和条件，一般要求测量时间控制在较短的范围内，如 400ms 以下 ，以避免 TVS 管因长时间通过测试电流而发热损坏。
钳位电压（VC）是指在脉冲峰值电流 IPP 作用下，TVS 管两端所呈现的最大电压值。这个电压必须低于后级被保护电路所能承受的最大电压，这样才能确保在过电压冲击时，TVS 管能够将电压限制在安全范围内，保护后级电路中的元件不被损坏。例如，后级电路中的芯片能够承受的最大电压为 15V，那么我们选择的 TVS 管的钳位电压就必须小于 15V，如 12V、10V 等 。钳位电压越低，TVS 管对后级电路的保护效果就越好。在相同的脉冲峰值电流下，不同型号的 TVS 管可能具有不同的钳位电压，这也是我们在选择 TVS 管时需要重点考虑的参数之一。
脉冲峰值电流 IPP 是指在规定的脉冲波形（如 10/1000μs 双指数波形）条件下，TVS 管能够承受的最大脉冲电流。这个参数反映了 TVS 管在瞬态过电压情况下的电流承受能力，当电路中出现瞬态过电流时，TVS 管需要能够承受住这个电流，将其泄放掉，以保护后级电路。如果瞬态过电流超过了 TVS 管的脉冲峰值电流 IPP，TVS 管可能会因为无法承受过大的电流而损坏，从而失去对电路的保护作用。不同功率和规格的 TVS 管，其脉冲峰值电流 IPP 也会有所不同，在实际应用中，我们需要根据电路可能出现的最大瞬态过电流来选择合适的 TVS 管，确保其脉冲峰值电流 IPP 能够满足要求 。
1. 常规类：常规类 TVS 管如 1.5KE Series、SMC Series、SMBJ Series、SMCJ Series 等，具有广泛的应用范围，适用于各类常见的电子设备和电路，如消费类电子产品中的手机充电器、平板电脑主板等，能够应对一般性的瞬态过电压保护需求。在手机充电器中，当插拔电源插头时可能会产生瞬间的电压波动，常规类 TVS 管可以有效地抑制这些波动，保护充电器内部的电路元件。
2. 车规认证类：车规认证系列 TVS 管，像 SMAJ - AT Series、SMBJ - AT Series、SMCJ - AT Series 等，严格符合汽车行业的相关标准，如 AEC - Q101 认证。这类 TVS 管主要应用于汽车电子领域，如汽车的电子控制单元（ECU）、传感器、娱乐系统等。汽车在行驶过程中，会面临各种复杂的电气环境，如发动机点火时产生的电磁干扰、电池电压的波动等，车规认证类 TVS 管能够在这种恶劣的环境下为汽车电子设备提供可靠的过电压保护，确保汽车电子系统的稳定运行。
3. 低容值类：低容值系列 TVS 管，例如 LCE Series、SAC Series、SACA Series、SACB Series 等，其特点是具有极低的电容值。在高速信号传输线路中，如 USB 接口、HDMI 接口、以太网接口等，信号的传输速率非常高，对信号的完整性要求也很高。低容值的 TVS 管可以在不影响信号传输质量的前提下，为这些高速信号线路提供有效的静电放电（ESD）和瞬态过电压保护。例如，在 USB 3.0 接口中，信号传输速率高达 5Gbps，使用低容值 TVS 管可以防止静电放电对接口芯片造成损坏，同时又不会对高速信号产生明显的衰减和失真。
4. 高通流类：高通流系列 TVS 管，如 K1 - 076、KA Series、KB Series、U3K Series 等，具备强大的电流承受能力，能够在短时间内泄放大量的瞬态电流。在电力系统、工业自动化设备等领域，经常会出现高能量的浪涌冲击，如雷击、开关操作等产生的浪涌电流。高通流类 TVS 管可以有效地吸收这些高能量的浪涌电流，保护设备中的电路元件不受损坏。例如，在工业自动化设备中，当电机启动或停止时，会产生较大的电流冲击，高通流类 TVS 管可以迅速将这些冲击电流泄放掉，确保设备的正常运行。
5. 汽车电子系列：专门针对汽车电子应用设计的 TVS 管系列，如 5KPS series、15KPS series、SM5Z series、SM8Z series、SMCJS Series 等。除了具备车规认证类 TVS 管的可靠性和稳定性外，还针对汽车电子系统中的特定应用场景进行了优化。在汽车的照明系统中，TVS 管可以保护 LED 灯珠免受电压波动和瞬态过电压的影响；在汽车的音频系统中，TVS 管可以防止静电放电对音频芯片造成损坏，保证音频信号的质量。
1. 贴片封装：贴片封装的 TVS 管具有体积小、重量轻、安装方便等优点，广泛应用于现代电子产品中。常见的贴片封装形式有 SOD - 123、SOD - 323、SOT - 23、SMA（DO - 214AC）、SMB（DO - 214AA）、SMC（DO - 214AB） 等。其中，SOD - 123 和 SOD - 323 封装尺寸较小，适用于空间受限的小型化电子产品，如蓝牙耳机、智能手环等；SOT - 23 封装则常用于一些对尺寸和功率要求适中的电路中；SMA、SMB 和 SMC 封装的功率承受能力逐渐增强，适用于不同功率需求的电路，如手机主板、笔记本电脑主板等。贴片封装的 TVS 管在电路板上占用的空间小，有利于实现电子产品的小型化和高密度集成。
2. 直插封装：直插封装的 TVS 管引脚较长，通过插入电路板的孔中进行焊接固定。常见的直插封装形式有 DO - 41、DO - 15、DO - 201、P600 等。直插封装的 TVS 管通常具有较高的功率承受能力和较好的散热性能，适用于一些对功率要求较高或需要承受较大电流冲击的场合，如工业控制设备、电源模块等。DO - 41 封装常用于功率较低的 TVS 管，而 DO - 15、DO - 201 和 P600 封装则适用于功率较高的 TVS 管。直插封装的 TVS 管在安装和更换时相对较为方便，但由于其体积较大，在一些对空间要求严格的电子产品中应用较少。
在通信领域，TVS 管起着不可或缺的保护作用。以电话线为例，在雷雨天气中，电话线容易遭受雷击，瞬间产生的高电压可能会对通信设备造成严重损坏。据相关统计，每年因雷击导致的通信设备故障案例众多，而在这些设备中安装 TVS 管后，雷击损坏率大幅降低。TVS 管能够迅速响应雷击产生的瞬态过电压，将其钳位在安全范围内，保护电话线路中的调制解调器、语音芯片等关键元件。
在光纤通信系统中，虽然光纤本身具有良好的绝缘性能，但在光收发模块等设备的接口处，仍可能受到电磁干扰（EMI）和静电放电（ESD）的影响。TVS 管可以有效地抑制这些干扰，确保光信号的稳定传输。在一些高速光纤通信网络中，信号传输速率高达 10Gbps 甚至更高，对信号的完整性要求极高。TVS 管的低电容特性使其能够在不影响高速信号传输的前提下，为光收发模块提供可靠的过电压保护。
在网络设备方面，如路由器、交换机等，它们是网络通信的核心枢纽。这些设备的端口连接着各种网络线路，容易受到来自外部网络的过电压冲击。在企业网络中，当遭受网络攻击或电源波动时，路由器的端口可能会承受过高的电压。通过在路由器端口处安装 TVS 管，可以有效地防止端口芯片被击穿，保证网络设备的正常运行，确保企业网络的稳定通信。
在电源线路中，TVS 管是保护设备免受电源波动影响的关键元件。当电网电压出现瞬间的浪涌或跌落时，TVS 管能够迅速动作，将过高的电压钳制住，或者在电压跌落时提供一定的缓冲，确保电源输出的稳定性。在一些工业自动化设备中，电源的稳定性直接影响到设备的正常运行。如果电源受到电网波动的影响，可能会导致设备停机、生产中断，给企业带来巨大的经济损失。而安装 TVS 管后，可以有效地降低这种风险，提高设备的可靠性和生产效率。
在电源适配器中，TVS 管同样发挥着重要作用。随着电子设备的普及，电源适配器的使用越来越广泛。当插拔电源适配器时，可能会产生瞬间的电压尖峰，这些尖峰电压可能会对适配器内部的电路元件造成损坏。TVS 管可以在瞬间将这些尖峰电压吸收掉，保护适配器中的变压器、整流二极管、滤波电容等元件，延长电源适配器的使用寿命。
在汽车电子系统中，TVS 管对于保护电子控制单元（ECU）、传感器等设备至关重要。汽车在行驶过程中，会面临各种复杂的电气环境。当汽车启动或停止时，电池电压会产生较大的波动；发动机点火时会产生强烈的电磁干扰；此外，汽车还可能遭受静电放电的影响。这些因素都可能对汽车电子设备造成损害。
以汽车的电子控制单元（ECU）为例，它是汽车的核心控制部件，负责控制发动机、变速器、制动系统等多个关键系统的运行。如果 ECU 受到过电压的冲击，可能会导致汽车出现故障，甚至危及行车安全。TVS 管可以安装在 ECU 的电源输入端和信号输入端，有效地保护 ECU 免受各种瞬态过电压的影响。在汽车的传感器方面，如车速传感器、温度传感器等，它们为汽车的控制系统提供重要的实时数据。TVS 管可以保护这些传感器免受电磁干扰和电压浪涌的影响，确保传感器能够准确地采集数据并传输给 ECU。
在工业自动化设备中，TVS 管能够抵御电力线干扰和电压浪涌，确保设备的稳定运行。工业环境中，电力系统的复杂性和电磁环境的恶劣性使得设备容易受到各种干扰的影响。大型电机的启动和停止会产生电压浪涌，这些浪涌可能会沿着电力线传播，对连接在同一电力线上的其他设备造成损害。
在可编程逻辑控制器（PLC）中，TVS 管被广泛应用于输入输出端口的保护。PLC 作为工业自动化控制系统的核心设备，负责接收和处理各种传感器的信号，并控制执行器的动作。如果 PLC 的输入输出端口受到过电压的冲击，可能会导致数据错误、控制失灵等问题。通过在 PLC 的输入输出端口安装 TVS 管，可以有效地防止这些问题的发生，提高工业自动化控制系统的可靠性和稳定性。在一些自动化生产线上，设备的正常运行对于生产效率和产品质量至关重要。TVS 管的应用可以确保生产线的连续运行，减少因设备故障而导致的生产中断和损失。
1. 工作电压：根据被保护电路的正常工作电压来选择 TVS 管的反向工作电压 VRWM ，确保 VRWM 大于电路的最大工作电压，一般可选择 VRWM 等于或略高于电路最大工作电压，例如电路最大工作电压为 12V，可选择 VRWM 为 13V 或 15V 的 TVS 管 。若 VRWM 选择过低，TVS 管可能在正常工作时就被击穿，影响电路正常运行；若选择过高，可能无法及时对过电压进行保护。
2. 功率：TVS 管的额定脉冲功率 PM 必须大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率。最大瞬态浪涌功率可根据电路中可能出现的最大瞬态电流和电压来计算。例如，在一个可能出现 50A 瞬态电流，且钳位电压为 20V 的电路中，最大瞬态浪涌功率为 50A×20V = 1000W，那么就需要选择额定脉冲功率大于 1000W 的 TVS 管 。
3. 响应时间：对于一些对过电压反应速度要求较高的应用，如高速数据通信线路，应选择响应时间短的 TVS 管。TVS 管的响应时间通常在亚纳秒级，但不同型号之间仍存在差异。在高速数据传输中，信号的传输速率非常快，若 TVS 管的响应时间过长，可能无法及时对瞬态过电压进行保护，导致数据传输错误或设备损坏 。
4. 电容值：当 TVS 管用于信号电路保护时，需要考虑其结电容对信号传输的影响。特别是在高速信号线路中，如 USB 3.0 接口（信号传输速率 5Gbps）、HDMI 接口（信号传输速率可达 18Gbps）等，应选择低电容值的 TVS 管。因为电容会对信号产生一定的衰减和延迟，高电容值的 TVS 管可能会导致信号失真，影响信号的完整性 。
5. 封装形式：根据电路板的空间和安装要求选择合适的封装形式。贴片封装适用于空间有限、追求小型化的电子产品；直插封装则适用于对功率要求较高、需要较好散热性能的场合。在手机主板等空间紧凑的电路板上，通常会选择贴片封装的 TVS 管，以节省空间；而在工业控制设备的电源模块中，由于需要承受较大的电流冲击和功率，可能会选择直插封装的 TVS 管 。
1. 正确连接：TVS 管通常反向并联在被保护电路中，确保其极性正确。对于单向 TVS 管，要注意其阴极连接到高电位端，阳极连接到低电位端；双向 TVS 管则无需考虑极性，但同样要保证连接正确。如果连接错误，TVS 管将无法正常工作，甚至可能损坏 TVS 管和被保护电路 。
2. 靠近保护接口：TVS 管应尽量靠近被保护的接口或元件，以减少线路电感和电阻对保护效果的影响。因为在瞬态过电压发生时，线路上的电感和电阻会导致电压的分布不均匀，使 TVS 管不能及时有效地对被保护元件进行保护。将 TVS 管直接安装在被保护芯片的引脚附近，可以最大限度地缩短保护路径，提高保护效果 。
3. 良好接地：TVS 管的接地端要确保接地良好，接地电阻应尽可能小。良好的接地可以为瞬态过电流提供一个低电阻的泄放路径，使 TVS 管能够迅速将过电流泄放到地，从而保护电路。如果接地不良，接地电阻过大，会导致 TVS 管在导通时，其两端的电压升高，无法有效地将电压钳制在安全范围内，影响保护效果 。
4. 考虑温度影响：TVS 管的性能会受到温度的影响，在高温环境下，其漏电流可能会增大，脉冲功率可能会降低。因此，在高温环境中使用 TVS 管时，需要根据实际情况进行降额使用。例如，在汽车发动机舱等高温环境中，TVS 管的工作温度可能会达到 100℃以上，此时就需要选择能够在高温下正常工作的 TVS 管，并适当降低其使用功率，以确保其可靠性 。
5. 避免过载：虽然 TVS 管能够承受一定的瞬态过电压和过电流，但如果瞬态能量超过其额定值，TVS 管仍可能会损坏。在实际应用中，要尽量避免 TVS 管承受过大的瞬态能量，可通过合理设计电路、增加限流电阻等措施来降低瞬态能量对 TVS 管的冲击 。
TVS 瞬态抑制二极管凭借其独特的技术优势，在现代电子领域中发挥着不可或缺的作用。它能够快速响应瞬态过电压，以亚纳秒级的速度将两端间的阻抗从高阻抗转变为低阻抗，吸收瞬间大电流，将电压钳制在安全范围内，从而有效保护电子电路中的精密元件免受损坏。
从通信设备到汽车电子，从工业控制到消费电子，TVS 管的身影无处不在。在通信设备中，它确保了信号传输的稳定性和可靠性；在汽车电子系统中，它保障了汽车电子设备在复杂电气环境下的正常运行；在工业控制领域，它提高了自动化设备的抗干扰能力和稳定性。随着电子设备的不断普及和应用场景的日益丰富，TVS 管的市场需求也在持续增长。
展望未来，随着电子技术的不断发展，TVS 管将朝着更小尺寸、更高抑制能力、更低功耗和集成化的方向发展。在微型化方面，随着电子产品向小型化、便携化发展，对 TVS 管的尺寸要求也越来越小，这将促使制造商不断研发更小尺寸的 TVS 管，以满足市场需求。在抑制能力方面，随着电子设备面临的电压冲击越来越复杂和强大，需要 TVS 管具备更高的抑制能力，能够应对更大的电压攻击。在功耗方面，在节能和低碳的大趋势下，低功耗的 TVS 管将更受欢迎，这将推动 TVS 管在功耗方面的技术创新。在集成化方面，未来的 TVS 管可能会与其他功能元件集成在一起，如滤波器、电容器等，为电路设计带来更多的便利，提供更全面的保护解决方案。
同时，随着 5G、物联网、人工智能等新兴技术的快速发展，电子设备的应用场景将更加广泛，对 TVS 管的性能和可靠性也提出了更高的要求。在 5G 通信设备中，TVS 管需要具备更高的工作频率和更低的电容，以满足高速信号传输的需求；在物联网设备中，TVS 管需要具备更好的抗干扰能力和可靠性，以确保设备在复杂环境下的稳定运行；在人工智能设备中，TVS 管需要具备更高的响应速度和精度，以保护设备中的高精度芯片和传感器。TVS 瞬态抑制二极管作为电子电路保护的关键元件，将在未来的电子领域中继续发挥重要作用，其技术创新和应用拓展也将为电子行业的发展带来新的机遇和挑战。
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