TVS作为现在最主要的保护器件之一，对电路和芯片的保护起到了重要作用。

瞬态抑制二极管，英文全称Transient Voltage Suppressor，英文缩写TVS。

以下是TVS的基本工作原理和特性：

一、TVS的工作原理：

关键词：分流限压

根据并联的原理，两个并联电路的两个交叉节点上的电压相等。

正常情况下，TVS和被保护的电路或者芯片并联，在不动作的时候，阻值很大，在两端电压小于等于保护器件截止电压的时候，漏电流很小（规格书定义值），基本不产生功率损耗，所以不影响电路正常工作。

当TVS两端的电压超过击穿电压的时候（定义的是1mA或者10mA的电流下的电压），TVS被判定击穿导通，从高阻变成了低阻，根据欧姆定律，I=U/R，这个时候流经TVS的电流会瞬间变大，把过压限制在TVS的最大钳位电压以下，从而起到分流限压的效果。

瞬态过压消失后，TVS又恢复成了高阻状态，从而达到重复保护的效果。

二、TVS的电路符号和极性：

TVS根据极性分为单向TVS和双向TVS，电路符号和伏安特性曲线如下：

单向TVS在实际的器件外观上的体现是有一条和普通二极管一样的阴极线，双向的则没有阴极线如下图所示：

单向和双向TVS的特性和应用选型考虑：

单向TVS：正向特性为二极管正向导通特性，正向压降0.7V左右，瞬态残压低，反向表现 TVS钳位特性。

双向TVS：正向和反向都表现TVS的钳位特性。

1，从实际贴片和焊接的方便性考虑：双向不用考虑贴片方向，单向需考虑贴片的方向。

2，从替代性考虑：正常情况下，双向TVS可以替代单向TVS使用，因为不用考虑方向，不用考虑方向的好处

是会消除因为一些生产或者其它原因导致的可靠性不良因素。但是需要评估电路后端负压耐压。

3，从电路正常工作来选择：双向TVS可以适用于直流和交流电路，单向器件正常情况下只能应用于直流电路，

否则会因为正向持续导通而失效（如果想利用单向TVS的正向导通特性，来做防反接的，则需要考虑TVS的

正向特性）。

4，从钳位电压（VC）来考虑：正向脉冲的防护效果一样，反向脉冲的防护效果单向更好。

三、常规TVS的封装：

说明：这部分仅说明功率TVS的常用封装，打线形式的小封装器件统一放在ESD介绍。

四、TVS的关键参数：

①，峰值脉冲功率（Ppp，Peak pulse power dissipation）：在10/1000us的纯电流波下可以承受的最大功率。

说明：同功率系列的TVS，Ppp=IPP*VC，由此可以推出，相同功率系列的TVS，电压越高，对应的IPP就越小，这也是电压比较高的器件防护等级不够需要采用组合方案的原因。

②，封装：元器件的外形尺寸。

③，极性：UNI-Polar表示单向器件，BI-Polar表示双向器件。

④，丝印：表示产品本体上的印字。

⑤，截止电压（Vrwm，Reverse stand-off voltage）：安全工作电压，器件两端电压小于等于截止电压时，器件的漏电流≤规格书定义的漏电流。

说明：所以如果产品工作电压超出器件截止电压，器件两端的漏电流就会变大，最后导致器件性能损伤或者直接导通失效。

⑥，击穿电压（VBR，Breakdown voltage）：触发电压、动作电压、在器件两端电压大于等于击穿电压时，判定器件被击穿，实际是在规格书定义的测试电流IT下对应的电压，由于实际生产过程中不可能让每颗芯片的电压保持完全一致，所以定义了击穿电压的上下限范围。

⑦，测试电流（IT，Test Current）：定义的测试器件击穿电压的电流。

⑧，最大钳位电压（VC，Maximum Clamping Voltage）：在对应波形（正常情况下是在10/1000us的纯电流波）的IPP的情况下，器件两端的限制电压（也叫残压、钳位电压、保护电压等）。

⑨，峰值脉冲电流（IPP，Peak Pulse Current）：器件在对应波形（正常情况下是10/1000us的纯电流波）下的最大承受电流。

⑩，反向漏电流（IR，Reverse Leakage）：定义在器件两端电压为截止电压Vrwm的时候器件的反向电流。

五、TVS的优缺点：

1，TVS的优点：

(1) TVS反应速度是所有保护器件里面最快的，可以达到皮秒（ps）级别，可以有效防护浪涌、静电、EOS等

     瞬态干扰。

(2) TVS钳位电压精确。

(3) TVS的击穿电压精度高，正常在正负偏差5%以内。

(4) TVS的漏电流相对压敏要低很多。

(5) TVS可靠性高，工作温度可以达到125°以上。

2，TVS的缺点：

(1) TVS的结电容比较大，只适用于电源口或者传输速率很低的信号口。

(2) 常规TVS（SOD-123FL封装到SMC封装）功率受到封装限制，无法防护大等级的浪涌或者雷击，需要采用

     组合方案进行防护。

说明：TVS主要优点就是残压相较其它类型的保护器件较低。

六、TVS的选型考虑

底层逻辑：在不影响要保护的电路平时正常工作的情况下，还能在异常的过压经过的时候，把电压降下来，达到

保护后面的电路或者芯片的目的，同时保护器件本身还不能被打坏。

分析：

1，如何实现在加了TVS后不影响电路正常工作？

——针对电源端口，主要会影响电路正常工作的因素是TVS的两端的电压和漏电流，漏电流大会导致电路损耗增

大，对于TVS本身来说，正常不动作之前漏电流是很小的，但是在触发导通之后，器件的反向电流会变大，持续

保持这个状态TVS有失效的风险。

所以，针对以上考虑，TVS首先需要考虑截止电压Vrwm的选择，因为截止电压就是针对性的给出的安全电压的

建议，如果电路本身的工作电压超出器件的截止电压，那么漏电流就有可能会超出TVS规格书给出的范围，产生

安全隐患。

也就是：Udc < Vrwm

——针对信号端口，正常情况下不推荐使用TVS，因为TVS的结电容是比较大的，如果信号传输速度比较高的话，

会影响信号的传输。

当然这也不是绝对的，对于低速传输信号，例如传统的RS485接口、RS232接口，或者一般的I/O口，在实际验证

的过程中，TVS的效果有时候会比其它器件效果要好，主要是因为对于脉冲群性质的连续过压干扰，电容值大一点

效果可能会好一些，需要根据具体情况评估。

2，怎么实现异常过压经过TVS后，TVS可以有效保护后面的电路或芯片。

——这里主要考验的是TVS的钳位电压或残压，当然，如果PCB本身画板有问题的话，加保护器件效果也不好。

这里需要评估后端本身的常态耐压和瞬态耐压，现在国产的芯片很多由于降本因素对于耐压这一块做出了取舍，

所以对保护器件的要求是更高的。

所以之前正常选型的话，直接选一个器件截止电压比工作电压高的常用的器件就可以了，测试一般也没什么问题，

现在有些后端芯片耐压低的还需要专门考虑残压这个因素。

另外一点需要考虑的就是单双向的问题了，有些芯片反向的耐压比较低，用双向的TVS实际测试负压的时候还是会

把芯片打坏，这个时候可以考虑用单向器件做保护。

3，TVS自身不能被打坏。

——这点主要考虑的是TVS本身能不能扛得住外界传进来的干扰的冲击，扛不住，TVS自己就挂了，扛住了，后面

还不坏，就实现了保护的目的。

所以外界传进来的干扰这里其实分成两种类型，一种是根据客户的需求或者行业要求，要通过的标准等级，另一种

就是实际用在什么环境里面，考虑的是实际会产生多大的浪涌的等级，根据这个等级来选对应的器件。

3，其它考虑。

还有一点很多朋友在选型的时候可能也会忽略，就是你这个电路本身有没有错接或者反接的可能性，或者标准对错

接或者反接有要求，那么需要考虑到错接的最高电压不能让TVS被导通失效或者需要TVS配合过流元器件一起搭配

使用。