TVS二极管的基本概念和主要作用

芝识课堂的全新内容又和大家见面啦！从本期开始，我们将用四节课为大家系统介绍一位在电路设计中默默奉献的“无名英雄”——TVS二极管。我们会从它的基本概念、工作原理，聊到如何为电路挑选合适的型号、布局时要注意哪些细节。目的是让大家了解，这颗小小的器件是如何为我们的手机、电脑、智能手表等现代电子设备提供至关重要的保护，确保它们安全运行。

TVS二极管究竟是谁？

想象一下，你的电子电路正在安静地工作，突然，一个不速之客——比如身上的静电——以极高的电压形式“啪”地一下闯了进来。这种瞬间的过压脉冲，我们称之为ESD（静电放电），它足以让娇贵的芯片“一病不起”。这时，就需要一位反应神速的“保镖”挺身而出！TVS二极管正是这样一位角色。

TVS二极管又称“瞬态电压抑制二极管”，也可以叫它ESD保护二极管。本质上，它是齐纳二极管的一种，专门负责保护电路，抵御像静电放电、开关甚至雷电引发的浪涌等各种过压脉冲的袭击。

TVS二极管有什么作用？

正常情况下，电路电压平稳，TVS二极管处于待机状态，只有极其微弱的电流通过，几乎可忽略不计，不会影响电路的正常工作。

一旦有异常高电压（比如静电）来袭，且超过某个临界值（即反向击穿电压），它会立刻从高电阻状态变为低电阻状态，形成一条电流的“泄洪通道”，把危险的过量电流迅速引到地线上。在此过程中，它能将其两端的电压“钳制”在一个安全范围内，从而保护它身后的核心电路。

图1.TVS二极管的用途

反向击穿的形成和作用

事实上，反向击穿背后是齐纳击穿和雪崩击穿在起作用。所谓齐纳击穿，是当反向电压高到一定程度，其耗尽层变得非常薄，电子就能直接穿越过去，导致电流突然增大，这主要发生在6V以下的低电压、高掺杂二极管中。

图2.齐纳击穿

雪崩击穿则是初始电子在强电场下被加速，撞出新的电子，新电子又去撞击更多原子，像雪崩一样瞬间产生大量载流子，导致电流急剧增加。这主要发生在6V以上高电压、低掺杂二极管中。

图3.雪崩击穿

有趣的是，两者对温度的反应截然相反：齐纳击穿电压随温升而降低，雪崩击穿电压则随温升而增加。因此，市面上大多数TVS二极管更倾向于利用雪崩击穿效应，因为它的特性更稳定，能在宽温范围内提供更可靠的保护。

ESD耐受性堪称TVS二极管的关键性能指标。在应对ESD方面，东芝TVS二极管展现出卓越实力，其能承受的ESD等级远超IEC61000-4-2标准中规定的最高4级水平，为电子设备提供了坚实的静电防护屏障。

以东芝旗下DF2BxM5系列（EAP-V）为例，它通过精心优化制造工艺，实现了性能的显著提升。与上一代DF2BxM4系列（EAP-IV）相比，其第一峰值脉冲电压这一关键参数降低了约50%。这意味着在遭遇静电冲击时，DF2BxM5系列能够以更低的电压峰值承受冲击，有效避免电子元件因过电压而损坏。

第一节课就先到这里！今天我们认识了TVS二极管，了解了它的看家本领“击穿”，还弄清了它和其他二极管的分工。下一节课，我们将分享TVS二极管的工作原理，为最终的选型打下基础。

关于东芝电子元件及存储装置株式会社

东芝电子元件及存储装置株式会社是先进的半导体和存储解决方案的领先供应商，公司累积了半个多世纪的经验和创新，为客户和合作伙伴提供分立半导体、系统LSI和HDD领域的杰出解决方案。

东芝电子元件及存储装置株式会社十分注重与客户的密切协作，旨在促进价值共创，共同开拓新市场，期待为世界各地的人们建设更美好的未来并做出贡献。