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TVS二极管为什么阴极接在电路正极?与稳压二极管有何不同
 

一、什么是TVS二极管

二极管有很多,对于普通的二极管大家应该都很熟悉,但是对于有些用在特殊场合的二极管可能比较陌生,那么什么是TVS二极管呢,为什么在接入电路时候二极管的阴极要接在电源的正极?

其实TVS是一种瞬态抑制二极管,顾名思义,就是能够瞬间抑制高能量的二极管,结合压敏电阻可能比较好理解,这种二极管是一种钳位二极管,类似于稳压管,它也起到钳位作用,它的原理就是在反向电压作用下能将高瞬态能量迅速降至最低值,将电压钳位到一定值,从而保护后级元器件或者对ESD敏感的设备。虽然TVS管类似于稳压二极管,但是两者也不完全一样,就比如PN结,TVS二极管比稳压二极管组成的PN结面积大,因此它能承受的反向电流也就比稳压二极管的大,TVS二极管正向浪涌电流甚至能达到上百安,例如对于TVS二极管5KP54,它的最大脉冲电流可达到50A,这是稳压二极管不能比拟的,另外TVS二极管瞬时脉冲功率高达千瓦级别,而稳压二极管功率一般也就几瓦。

这种钳位二极管有单向也有双向,如下图是单向和双向抑制二极管符号。一般单向TVS管用来保护直流电压,在直流场合见的较多,注意接入电路时候它的负极接在电压的正极;而双向的TVS管可以看做是由两个单向的TVS反接而成,它在电路当中可以不必考虑电压正负,因为它正向反向都能起到抑制作用因此如果电路有可能来自两个方向冲击电压时候,需要考虑用双向TVS管,一般应用于交流场合,例如防雷、电源电压抑制等。

如下图是单向TVS和双向TVS二极管封装图,单向TVS二极管白色的一端是负极除了单向和双向这两种之外有些还是集成芯片形式出现,如下图是有四路的TVS二极管组成的阵列芯片,这种集成芯片集成度比单个高,这样避免放入多个单个TVS管,一般这种集成的芯片多用于各种高速信号处理电路以及数据接口电路,例如USB接口、各种差分信号接口、视频接口等。

二、TVS二极管特性曲线图

如图的电压-电流曲线图,是不是有点熟悉,是的,类似于稳压二极管的曲线图,对于TVS二极管我们很多时候是关注它能工作的钳位电压,当电流达到一定值,也就是能达到使TVS二极管最小击穿电压VBR时,到达最大箝位电压VC时候处于峰值,也就是TVS两端出现的最大电压值。

三、TVS二极管应用

TVS瞬态抑制二极管不仅可以用于直流,也可以用于交流,广泛用于各类消费类电子设备ESD防护、家用电器防雷、通讯设备、电源、计算机系统、UPS系统等。如下图是在通讯设备方面的应用,对于ESD比较敏感的通讯设备采用TVS二极管,注意系统要良好地接地。


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