TVS二極管（Transient Voltage Suppression Diode，瞬態(tài)電壓抑制二極管）是一種專門用于抑制電路中瞬態(tài)過電壓的半導(dǎo)體器件，其核心作用是通過快速響應(yīng)和低鉗位電壓保護(hù)電子設(shè)備免受電壓尖峰的損害。以下是其具體作用及關(guān)鍵特性：

1. 核心作用：抑制瞬態(tài)過電壓

電壓尖峰吸收：當(dāng)電路中因雷擊、靜電放電（ESD）、電源切換或感性負(fù)載（如電機(jī)、繼電器）斷開時，會產(chǎn)生瞬態(tài)高電壓脈沖（可能達(dá)數(shù)千伏）。TVS二極管能在納秒級時間內(nèi)導(dǎo)通，將尖峰電壓限制在安全范圍內(nèi)，避免后續(xù)電路受損。

雙向保護(hù)：TVS二極管分為單向和雙向兩種。雙向TVS可同時抑制正負(fù)方向的電壓尖峰，適用于交流電路或需要雙向保護(hù)的場景（如USB接口、RS-485通信）。

2. 關(guān)鍵特性

快速響應(yīng)：響應(yīng)時間通常小于1納秒（ps級），遠(yuǎn)快于普通穩(wěn)壓二極管或壓敏電阻，能有效捕捉瞬態(tài)脈沖。

低鉗位電壓：在導(dǎo)通時，TVS二極管會將電壓鉗位在遠(yuǎn)低于被保護(hù)元件耐受值的水平（如將1000V尖峰鉗位至20V以下），減少對電路的沖擊。

高浪涌承受能力：可承受數(shù)十安培至數(shù)百安培的瞬態(tài)電流，適合處理高能量脈沖。

體積小、成本低：相比氣體放電管或陶瓷壓敏電阻，TVS二極管體積更小，適合集成到緊湊電路中。

3. 典型應(yīng)用場景

電源輸入端：保護(hù)電源模塊免受雷擊或電網(wǎng)波動引起的過電壓。

通信接口：如USB、HDMI、RS-232/485等，防止靜電或信號干擾導(dǎo)致的電壓尖峰。

消費(fèi)電子：手機(jī)、電腦等設(shè)備的接口（如充電口、耳機(jī)孔）防ESD。

汽車電子：保護(hù)車載ECU、傳感器等免受發(fā)動機(jī)啟動、負(fù)載切換產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓。

工業(yè)控制：保護(hù)PLC、變頻器等設(shè)備免受電機(jī)啟?；蚋行载?fù)載斷開時的反電動勢沖擊。

4. 與類似器件的對比

與穩(wěn)壓二極管（Zener Diode）：穩(wěn)壓二極管用于持續(xù)穩(wěn)壓，而TVS專為瞬態(tài)高壓設(shè)計，響應(yīng)更快、功率更高。

與壓敏電阻（MOV）：壓敏電阻成本低，但響應(yīng)速度較慢（微秒級），且長期使用易老化；TVS響應(yīng)更快、壽命更長，但成本略高。

與氣體放電管（GDT）：GDT適合處理極高能量脈沖（如雷擊），但響應(yīng)時間較長（微秒級），通常與TVS串聯(lián)使用以實現(xiàn)多級保護(hù)。

5. 選型要點(diǎn)

鉗位電壓（Vc）：需低于被保護(hù)元件的耐受電壓。

峰值脈沖功率（Pppm）：根據(jù)應(yīng)用場景選擇能承受的瞬態(tài)功率。

反向工作電壓（Vrwm）：正常工作電壓需低于此值。

封裝形式：根據(jù)電路空間選擇SMD（貼片）或軸向引腳封裝。

6.TVS二極管的分類

按極性分類

單向TVS二極管：僅在一個方向（反向）承受過電壓，適用于直流電路或需單向保護(hù)的場景（如DC電源線路）。其特性曲線類似齊納二極管，正向?qū)妷杭s0.7V，反向擊穿時泄放過電流。

雙向TVS二極管：可雙向抑制過電壓，適用于交流電路或需雙向保護(hù)的場景（如RS-485、RS-232等串行通信線路）。其結(jié)構(gòu)可視為兩個反向串聯(lián)的雪崩二極管，IV曲線關(guān)于原點(diǎn)對稱。

按封裝形式分類

貼片TVS二極管（SMD）：采用表面貼裝技術(shù)，尺寸小、功耗低，適合緊湊電路設(shè)計（如消費(fèi)電子、移動設(shè)備）。常見封裝為DO-214AA（SMA）、DO-214AB（SMB）等。

直插TVS二極管（Through-hole）：適用于功率較大的電路，能承受更高電流和能量，常見封裝為DO-201、DO-15等，常用于電源設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)。

按應(yīng)用場景分類

通用型TVS二極管：適用于普通電路的瞬態(tài)過電壓保護(hù)，工作電壓范圍寬，應(yīng)對一般浪涌電流。

專用型TVS二極管：針對特定需求設(shè)計，如：

低電容TVS二極管：電容值極低（通常低于1pF），適用于高速數(shù)據(jù)通信線路（如USB 3.0、HDMI、SATA）保護(hù)。

高功率TVS二極管：處理大能量浪涌事件，常用于工業(yè)設(shè)備和電源浪涌保護(hù)，可承受更高脈沖電流。

ESD保護(hù)TVS二極管：專為靜電放電設(shè)計，鉗位電壓極低、響應(yīng)快，封裝小，適用于USB接口、HDMI接口等易受ESD影響的設(shè)備。

高頻TVS二極管：具備低電容和低損耗特性，不影響信號完整性，適用于高速通信設(shè)備（如以太網(wǎng)、光纖通信）。

按功率等級分類

低功率TVS二極管：承受浪涌電流較低（幾十瓦至幾百瓦），適用于小功率電路（如消費(fèi)電子產(chǎn)品、傳感器）。

中功率TVS二極管：功率承受能力500W至5kW，應(yīng)對中等強(qiáng)度電壓瞬變，適用于通信設(shè)備、電源電路。

高功率TVS二極管：功率承受能力5kW以上，適合高能量浪涌防護(hù)，常用于電源線路保護(hù)、大功率電子設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)。

總結(jié)：TVS二極管是電子電路中“瞬態(tài)過電壓的快速克星”，通過其超快響應(yīng)和低鉗位電壓特性，為敏感元件提供可靠保護(hù)，廣泛應(yīng)用于各類需要防浪涌、防靜電的場景。

審核編輯 黃宇