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瞬态电压抑制二极管

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瞬态电压抑制二极管(Transient voltage suppression diode)也称为TVS二极管,是一种保护用的电子零件,可以保护电器设备不受导线引入的电压尖峰破坏。

TVS二极管会和要保护的电路并联。当其电压超过突崩溃准位时,直接分流过多的电流。TVS二极管是箝位器,会抑制超过其崩溃电压的过高电压。当过电压消失时,TVS二极管会自动复归,而其吸收的能量比类似额定的撬棒电路要大很多。

TVS二极管有单向的及双向的。单向的TVS二极管在顺向操作时类似整流子,但在其设计允许承受很大的峰值电流,1.5KE系列的瞬间功率可以到1500 W。

双向的TVS二极管可以视为是二个极性相反的雪崩二极管相串联,再和要保护的电路并联。虽然在电路中会标示为二个二极管,不过实际元件是将二个二极管封装在同一个包装中。

TVS二极管过电压反应的速度会比其他的过电压保护元件(例如压敏电阻或是气体放电管)要快。实际的箝位大约只有一皮秒,但因为实际电路中导线存在电感,因此保护元件需容许较长时间的大电压。因此TVS二极管会比其他元件适合保护电路不受很快,而且有破坏性的电压突波。像许多分散式的电路都有这种快速的过电压突波,可能因为内部因素或是外部因素造成,例如闪电或是马达短路。

瞬态电压抑制器若使用在超过其设计条件的环境下,可能会损坏。瞬态电压抑制器的失效模式有三种:短路、开路、元件额定下降。

TVS二极管常会称为是transorbs,或是Vishay半导体的注册商标TransZorbs。

TVS二极管有以下的规格:

漏电流:在电压小于最大反向关断电压时,可以导通的电流。Leakage current: the amount of current conducted when voltage applied is below the maximum reverse standoff voltage.

最大反向关断电压:在此电压以下,导流电流不明显

击穿电压:会出现显导通电流的电压。

箝位电压:导通电流会到其额定电流(数百到数千安培)的电压。

杂散电容:未导通的二极管其特性类似电容器,对于高频信号有破坏性的效果,一般会建议选用杂散电压较低的TVS二极管。

杂散电感:因为实际过电压的切换很快,包装的电感是反应速度的限制因素之一。

可吸收的能量:因为暂态很短,所有的能量都变成TVS二极管本身的热,散热片只会影响之后散热需要的时间,无法提升TVS二极管可吸收的能量。因此高能量的TVS二极管也会有较大的体积。若体积不够大,过电压可能会破坏TVS二极管,也就无法保护其他的电路。