芝識課堂的全新內(nèi)容又和大家見面啦！從本期開始，我們將用四節(jié)課為大家系統(tǒng)介紹一位在電路設(shè)計中默默奉獻(xiàn)的“無名英雄”——TVS二極管。我們會從它的基本概念、工作原理，聊到如何為電路挑選合適的型號、布局時要注意哪些細(xì)節(jié)。目的是讓大家了解，這顆小小的器件是如何為我們的手機、電腦、智能手表等現(xiàn)代電子設(shè)備提供至關(guān)重要的保護，確保它們安全運行。

TVS二極管究竟是誰？

想象一下，你的電子電路正在安靜地工作，突然，一個不速之客——比如身上的靜電——以極高的電壓形式“啪”地一下闖了進來。這種瞬間的過壓脈沖，我們稱之為ESD（靜電放電），它足以讓嬌貴的芯片“一病不起”。這時，就需要一位反應(yīng)神速的“保鏢”挺身而出！TVS二極管正是這樣一位角色。

TVS二極管又稱“瞬態(tài)電壓抑制二極管”，也可以叫它ESD保護二極管。本質(zhì)上，它是齊納二極管的一種，專門負(fù)責(zé)保護電路，抵御像靜電放電、開關(guān)甚至雷電引發(fā)的浪涌等各種過壓脈沖的襲擊。

TVS二極管有什么作用？

正常情況下，電路電壓平穩(wěn)，TVS二極管處于待機狀態(tài)，只有極其微弱的電流通過，幾乎可忽略不計，不會影響電路的正常工作。

一旦有異常高電壓（比如靜電）來襲，且超過某個臨界值（即反向擊穿電壓），它會立刻從高電阻狀態(tài)變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài)，形成一條電流的“泄洪通道”，把危險的過量電流迅速引到地線上。在此過程中，它能將其兩端的電壓“鉗制”在一個安全范圍內(nèi)，從而保護它身后的核心電路。

圖1.TVS二極管的用途

反向擊穿的形成和作用

事實上，反向擊穿背后是齊納擊穿和雪崩擊穿在起作用。所謂齊納擊穿，是當(dāng)反向電壓高到一定程度，其耗盡層變得非常薄，電子就能直接穿越過去，導(dǎo)致電流突然增大，這主要發(fā)生在6V以下的低電壓、高摻雜二極管中。

圖2.齊納擊穿

雪崩擊穿則是初始電子在強電場下被加速，撞出新的電子，新電子又去撞擊更多原子，像雪崩一樣瞬間產(chǎn)生大量載流子，導(dǎo)致電流急劇增加。這主要發(fā)生在6V以上高電壓、低摻雜二極管中。

圖3.雪崩擊穿

有趣的是，兩者對溫度的反應(yīng)截然相反：齊納擊穿電壓隨溫升而降低，雪崩擊穿電壓則隨溫升而增加。因此，市面上大多數(shù)TVS二極管更傾向于利用雪崩擊穿效應(yīng)，因為它的特性更穩(wěn)定，能在寬溫范圍內(nèi)提供更可靠的保護。

ESD耐受性堪稱TVS二極管的關(guān)鍵性能指標(biāo)。在應(yīng)對ESD方面，東芝TVS二極管展現(xiàn)出卓越實力，其能承受的ESD等級遠(yuǎn)超IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最高4級水平，為電子設(shè)備提供了堅實的靜電防護屏障。

以東芝旗下DF2BxM5系列（EAP-V）為例，它通過精心優(yōu)化制造工藝，實現(xiàn)了性能的顯著提升。與上一代DF2BxM4系列（EAP-IV）相比，其第一峰值脈沖電壓這一關(guān)鍵參數(shù)降低了約50%。這意味著在遭遇靜電沖擊時，DF2BxM5系列能夠以更低的電壓峰值承受沖擊，有效避免電子元件因過電壓而損壞。

第一節(jié)課就先到這里！今天我們認(rèn)識了TVS二極管，了解了它的看家本領(lǐng)“擊穿”，還弄清了它和其他二極管的分工。下一節(jié)課，我們將分享TVS二極管的工作原理，為最終的選型打下基礎(chǔ)。

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