電壓及電流的瞬態(tài)干擾是造成電子電路及設備損壞的主要原因，常給人們帶來(lái)無(wú)法估量的損失。這些干擾通常來(lái)自于電力設備的起停操作、交流電網(wǎng)的不穩定、雷電干擾及靜電放電等，瞬態(tài)干擾幾乎無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不有，使人感到防不勝防。幸好，一種高效能的電路保護器件TVS的出現使瞬態(tài)干擾得到了有效抑制。TVS（TRANSIENT
VOLTAGE
SUPPRESSOR）或稱(chēng)瞬變電壓抑制二極管是在穩壓管工藝基礎上發(fā)展起來(lái)的一種新產(chǎn)品。其電路符號和普通穩壓二極管相同，外形也與普通二極管無(wú)異，當TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以極高的速度（最高達1*１0-12秒）使其阻抗驟然降低，同時(shí)吸收一個(gè)大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)預定的數值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。
TVS的特性及其參數圖1 TVS特性曲線(xiàn)
TVS的特性如果用圖示儀觀(guān)察TVS的特性，就可得到圖1中左圖所示的波形。如果單就這個(gè)曲線(xiàn)來(lái)看,TVS管和普通穩壓管的擊穿特性沒(méi)有什么區別，為典型的PN結雪崩器件。但這條曲線(xiàn)只反映了TVS特性的一個(gè)部分，還必須補充右圖所示的特性曲線(xiàn)，才能反映TVS的全部特性。這是在雙蹤示波器上觀(guān)察到的TVS管承受大電流沖擊時(shí)的電流及電壓波形。圖中曲線(xiàn)1是TVS管中的電流波形，它表示流過(guò)TVS管的電流由1mA突然上升到峰值，然后按指數規律下降，造成這種電流沖擊的原因可能是雷擊、過(guò)壓等。曲線(xiàn)2是TVS管兩端電壓的波形，它表示TVS中的電流突然上升時(shí)，TVS兩端電壓也隨之上升，但最大只上升到VC值，這個(gè)值比擊穿電壓VBR略大，從而對后面的電路元件起到保護作用。TVS的參數圖2 TVS特性及參數A. 擊穿電壓（VBR）：TVS在此時(shí)阻抗驟然降低，處于雪崩擊穿狀態(tài)。B. 測試電流（IT）：TVS的擊穿電壓VBR在此電流下測量而得。一般情況下IT?。盡A。C. 反向變位電壓（VRWM）：TVS的最大額定直流工作電壓,當TVS兩端電壓繼續上升，TVS將處于高阻狀態(tài)。D. 最大反向漏電流（IR）：在工作電壓下測得的流過(guò)TVS的最大電流。E. 最大峰值脈沖電流（IPP）：TVS允許流過(guò)的最大浪涌電流，它反映了TVS的浪涌抑制能力。F. 最大箝位電壓（VC）：當TVS管承受瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，管子中流過(guò)大電流，峰值為IPP，端電壓由VRWM值上升到VC值就不再上升了，從而實(shí)現了保護作用。浪涌過(guò)后，隨時(shí)間IPP以指數形式衰減，當衰減到一定值后，TVS兩端電壓由VC開(kāi)始下降,恢復原來(lái)狀態(tài)。最大箝位電壓VC與擊穿電壓VBR之比稱(chēng)箝位因子Cf，表示為Cf= VC /VBR，一般箝位因子僅為1.2～1.4。G. 峰值脈沖功率(PP)：PP按峰值脈沖功率的不同TVS分為四種，有500Ｗ、600Ｗ、1500Ｗ和5000Ｗ。最大峰值脈沖功率：最大峰值脈沖功率為：PN=VC·IPP。顯然，最大峰值脈沖功率愈大,TVS所能承受的峰值脈沖電流IPP愈大；另一方面，額定峰值脈沖功率PP確定以后，所TVS能承受的峰值脈沖電流IPP，隨著(zhù)最大箝位電壓VC的降低而增加。TVS最大允許脈沖功率除了和峰值脈沖電流和箝位電壓有關(guān)外，還和脈沖波形、脈沖持續時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。TVS所能承受的瞬時(shí)脈沖峰值可達數百安培，其箝位響應時(shí)間僅為1*10-12 秒；TVS所允許的正向浪涌電流,在 25℃,1/120秒的條件下,也可達50-200安培。一般地說(shuō),TVS所能承受的瞬時(shí)脈沖是不重復的脈沖。而實(shí)際應用中，電路里可能出現重復性脈沖。TVS器件規定,脈沖重復率比(脈沖持續時(shí)間和間歇時(shí)間之比)為0.01%。如不符合這一條件，脈沖功率的積累有可能使TVS燒毀。電路設計人員應注意這一點(diǎn)。TVS的工作是可靠的，即使長(cháng)期承受不重復性大脈沖的高能量的沖擊，也不會(huì )出現"老化"問(wèn)題。試驗證明，TVS安全工作于10000次脈沖后,其最大允許脈沖功率仍為原值的80％以上。TVS主要用于對電路元件進(jìn)行快速過(guò)電壓保護。它能"吸收"功率高達數千瓦的浪涌信號。TVS具有體積小、功率大、響應快、無(wú)噪聲、價(jià)格低等諸多優(yōu)點(diǎn),它的應用十分廣泛，如:家用電器；電子儀器；儀表；精密設備；計算機系統；通訊設備;RS232、485及 CAN等通訊端口；ISDN的保護；I/O端口；IC電路保護；音、視頻輸入；交、直流電源；電機、繼電器噪聲的抑制等各個(gè)領(lǐng)域。它可以有效地對雷電、負載開(kāi)關(guān)等人為操作錯誤引起的過(guò)電壓沖擊起保護作用，下面是幾個(gè)TVS在電路應用中的典型例子。TVS的選用方法1.確定待保護電路的直流電壓或持續工作電壓。如果是交流電，應計算出最大值，即用有效值*1.414。2.TVS的反向變位電壓即工作電壓（VRWM）--選擇TVS的VRWM等于或大于上述步驟1所規定的操作電壓。這就保證了在正常工作條件下TVS吸收的電流可忽略不計,如果步驟1所規定的電壓高于TVS的VRWM ,TVS將吸收大量的漏電流而處于雪崩擊穿狀態(tài)，從而影響電路的工作。3.最大峰值脈沖功率：確定電路的干擾脈沖情況,根據干擾脈沖的波形、脈沖持續時(shí)間,確定能夠有效抑制該干擾的TVS峰值脈沖功率。4.所選TVS的最大箝位電壓（VC）應低于被保護電路所允許的最大承受電壓。5.單極性還是雙極性-常常會(huì )出現這樣的誤解即雙向TVS用來(lái)抑制反向浪涌脈沖，其實(shí)并非如此。雙向TVS用于交流電或來(lái)自正負雙向脈沖的場(chǎng)合。TVS有時(shí)也用于減少電容。如果電路只有正向電平信號，那麼單向TVS就足夠了。TVS操作方式如下：正向浪涌時(shí),TVS處于反向雪崩擊穿狀態(tài)；反向浪涌時(shí)，TVS類(lèi)似正向偏置二極管一樣導通并吸收浪涌能量。在低電容電路里情況就不是這樣了。應選用雙向TVS以保護電路中的低電容器件免受反向浪涌的損害。6.如果知道比較準確的浪涌電流IPP，那么可以利用VC來(lái)確定其功率，如果無(wú)法確定功率的大概范圍，一般來(lái)說(shuō)，選擇功率大一些比較好。
TVS的特性及其參數圖1 TVS特性曲線(xiàn)
TVS的特性如果用圖示儀觀(guān)察TVS的特性，就可得到圖1中左圖所示的波形。如果單就這個(gè)曲線(xiàn)來(lái)看,TVS管和普通穩壓管的擊穿特性沒(méi)有什么區別，為典型的PN結雪崩器件。但這條曲線(xiàn)只反映了TVS特性的一個(gè)部分，還必須補充右圖所示的特性曲線(xiàn)，才能反映TVS的全部特性。這是在雙蹤示波器上觀(guān)察到的TVS管承受大電流沖擊時(shí)的電流及電壓波形。圖中曲線(xiàn)1是TVS管中的電流波形，它表示流過(guò)TVS管的電流由1mA突然上升到峰值，然后按指數規律下降，造成這種電流沖擊的原因可能是雷擊、過(guò)壓等。曲線(xiàn)2是TVS管兩端電壓的波形，它表示TVS中的電流突然上升時(shí)，TVS兩端電壓也隨之上升，但最大只上升到VC值，這個(gè)值比擊穿電壓VBR略大，從而對后面的電路元件起到保護作用。TVS的參數圖2 TVS特性及參數A. 擊穿電壓（VBR）：TVS在此時(shí)阻抗驟然降低，處于雪崩擊穿狀態(tài)。B. 測試電流（IT）：TVS的擊穿電壓VBR在此電流下測量而得。一般情況下IT?。盡A。C. 反向變位電壓（VRWM）：TVS的最大額定直流工作電壓,當TVS兩端電壓繼續上升，TVS將處于高阻狀態(tài)。D. 最大反向漏電流（IR）：在工作電壓下測得的流過(guò)TVS的最大電流。E. 最大峰值脈沖電流（IPP）：TVS允許流過(guò)的最大浪涌電流，它反映了TVS的浪涌抑制能力。F. 最大箝位電壓（VC）：當TVS管承受瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，管子中流過(guò)大電流，峰值為IPP，端電壓由VRWM值上升到VC值就不再上升了，從而實(shí)現了保護作用。浪涌過(guò)后，隨時(shí)間IPP以指數形式衰減，當衰減到一定值后，TVS兩端電壓由VC開(kāi)始下降,恢復原來(lái)狀態(tài)。最大箝位電壓VC與擊穿電壓VBR之比稱(chēng)箝位因子Cf，表示為Cf= VC /VBR，一般箝位因子僅為1.2～1.4。G. 峰值脈沖功率(PP)：PP按峰值脈沖功率的不同TVS分為四種，有500Ｗ、600Ｗ、1500Ｗ和5000Ｗ。最大峰值脈沖功率：最大峰值脈沖功率為：PN=VC·IPP。顯然，最大峰值脈沖功率愈大,TVS所能承受的峰值脈沖電流IPP愈大；另一方面，額定峰值脈沖功率PP確定以后，所TVS能承受的峰值脈沖電流IPP，隨著(zhù)最大箝位電壓VC的降低而增加。TVS最大允許脈沖功率除了和峰值脈沖電流和箝位電壓有關(guān)外，還和脈沖波形、脈沖持續時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。TVS所能承受的瞬時(shí)脈沖峰值可達數百安培，其箝位響應時(shí)間僅為1*10-12 秒；TVS所允許的正向浪涌電流,在 25℃,1/120秒的條件下,也可達50-200安培。一般地說(shuō),TVS所能承受的瞬時(shí)脈沖是不重復的脈沖。而實(shí)際應用中，電路里可能出現重復性脈沖。TVS器件規定,脈沖重復率比(脈沖持續時(shí)間和間歇時(shí)間之比)為0.01%。如不符合這一條件，脈沖功率的積累有可能使TVS燒毀。電路設計人員應注意這一點(diǎn)。TVS的工作是可靠的，即使長(cháng)期承受不重復性大脈沖的高能量的沖擊，也不會(huì )出現"老化"問(wèn)題。試驗證明，TVS安全工作于10000次脈沖后,其最大允許脈沖功率仍為原值的80％以上。TVS主要用于對電路元件進(jìn)行快速過(guò)電壓保護。它能"吸收"功率高達數千瓦的浪涌信號。TVS具有體積小、功率大、響應快、無(wú)噪聲、價(jià)格低等諸多優(yōu)點(diǎn),它的應用十分廣泛，如:家用電器；電子儀器；儀表；精密設備；計算機系統；通訊設備;RS232、485及 CAN等通訊端口；ISDN的保護；I/O端口；IC電路保護；音、視頻輸入；交、直流電源；電機、繼電器噪聲的抑制等各個(gè)領(lǐng)域。它可以有效地對雷電、負載開(kāi)關(guān)等人為操作錯誤引起的過(guò)電壓沖擊起保護作用，下面是幾個(gè)TVS在電路應用中的典型例子。TVS的選用方法1.確定待保護電路的直流電壓或持續工作電壓。如果是交流電，應計算出最大值，即用有效值*1.414。2.TVS的反向變位電壓即工作電壓（VRWM）--選擇TVS的VRWM等于或大于上述步驟1所規定的操作電壓。這就保證了在正常工作條件下TVS吸收的電流可忽略不計,如果步驟1所規定的電壓高于TVS的VRWM ,TVS將吸收大量的漏電流而處于雪崩擊穿狀態(tài)，從而影響電路的工作。3.最大峰值脈沖功率：確定電路的干擾脈沖情況,根據干擾脈沖的波形、脈沖持續時(shí)間,確定能夠有效抑制該干擾的TVS峰值脈沖功率。4.所選TVS的最大箝位電壓（VC）應低于被保護電路所允許的最大承受電壓。5.單極性還是雙極性-常常會(huì )出現這樣的誤解即雙向TVS用來(lái)抑制反向浪涌脈沖，其實(shí)并非如此。雙向TVS用于交流電或來(lái)自正負雙向脈沖的場(chǎng)合。TVS有時(shí)也用于減少電容。如果電路只有正向電平信號，那麼單向TVS就足夠了。TVS操作方式如下：正向浪涌時(shí),TVS處于反向雪崩擊穿狀態(tài)；反向浪涌時(shí)，TVS類(lèi)似正向偏置二極管一樣導通并吸收浪涌能量。在低電容電路里情況就不是這樣了。應選用雙向TVS以保護電路中的低電容器件免受反向浪涌的損害。6.如果知道比較準確的浪涌電流IPP，那么可以利用VC來(lái)確定其功率，如果無(wú)法確定功率的大概范圍，一般來(lái)說(shuō)，選擇功率大一些比較好。
