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TVS瞬态抑制器工作机制与核心电参数解析

来源：发布日期 2025-08-09 10:24:10浏览：-

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TVS二极管（瞬态电压抑制器）是电路防护的核心器件，能在 1皮秒内响应 高压脉冲（如雷击/ESD），通过雪崩效应将电压箝位至安全值。本文详解其 双向结构差异、 Vc/Ipp参数选型规则 及 高频电路适配方案。

一、工作机制精解

当电路遭遇瞬态高压时，TVS二极管工作流程为：

1. 高阻监测态：电压＜击穿值V_BR时，漏电流＜1μA（待机能耗≈0）
2. 雪崩击穿态：电压≥V_BR时发生 皮秒级雪崩效应，阻抗骤降10^4倍
3. 能量泄放态：过电流导向GND， 箝位电压V_C 稳定在预定义值

技术特性：

• 响应速度 ≤1ps（半导体器件中最快水平）
• 瞬态功率承受力 高达3kW（8/20μs测试波形）
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二、单向与双向TVS差异

• 单向TVS：
         正向特性等同稳压二极管，反向呈 硬击穿“直角”曲线（典型PN结雪崩特性），适用于直流电路防护。
• 双向TVS：
  双向击穿电压对称（公式：0.8≤V_BR正/V_BR反≤1.2），箝位特性呈 背靠背双峰曲线，专为交流电路设计。
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三、五大核心参数选型规则

1. 箝位电压V_C：必须≤被护器件耐压值×80%（例：12V芯片选V_C≤9.6V）
2. 峰值脉冲电流I_PP：需＞预估浪涌电流的1.5倍（通信端口典型值：100A~500A）
3. 击穿电压V_BR：设置＞电路最高工作电压20%（防误触发）
4. 结电容C_j：高频电路（USB3.0/HDMI2.1）要求C_j≤0.5pF
5. 响应时间t_r：ESD防护需t_r＜1ns，雷击防护＜5ns