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TVS二极管的工作原理

我们可以用“静如处子，动如脱兔”来形容TVS二极管。它就像一位忠诚的保安，常年值守在信号线与地线之间。在风平浪静的日常工作中（即电路正常运行时），它始终保持“待机状态”。由于其反向击穿电压被精心设定在高于线路的正常工作电压，因此它仅会消耗极微弱的电流，几乎不产生任何影响，安静得让你感觉不到它的存在。

然而，一旦有“不速之客”——比如突如其来的静电放电或电压浪涌——试图闯入，并且其电压超过了安全门槛，这位“保镖”便会瞬间“觉醒”！它能在纳秒级别的时间内迅速响应，自身的阻抗急剧降低，从而将汹涌的破坏性能量（电流）高效地分流到地线，同时把被保护线路上的电压牢牢地钳制在一个安全范围之内，完美化解危机。

图1. TVS二极管的应用示例和基本工作原理

TVS的保护效果与关键参数

等效电路有助于理解TVS二极管的价值：如果没有它的保护，危险的浪涌电流将长驱直入，直接冲击后方脆弱的集成电路（IC），极易造成其永久性损坏。而当TVS二极管在场时，大部分的攻击电流都会被这位尽责的“保镖”引向地。

图2. TVS二极管的等效电路

这里涉及一个关键性能指标——动态电阻（RDYN）。它代表了TVS疏导电流的能力，动态电阻值越低，说明其泄流能力越强，产生的残余电压（钳位电压，VC）也就越低，最终对后面精密元器件的保护效果自然就越出色。

图3. ESD保护二极管的动态电阻

以采用专有Snapback技术（第四代工艺）的东芝的DF2B5M4SL、DF2B6M4SL等ESD保护二极管为例，其动态电阻减少了50%，同时实现了低电容和高耐用度。

TVS二极管有几种类型？

根据所要应对的威胁不同，TVS家族主要有两种类型。

第一个是ESD保护二极管，它如同一位灵巧的“防静电保镖”。它的专长是应对人体静电等纳秒级的瞬间脉冲，反应速度是其第一要务。为了不在USB、HDMI等高速数据线上“碍事”，它练就了“隐身”技能，即自身电容极低（可低至1pF以下），既能完美融入高速信号环境，又能在危险降临时瞬间现身。

第二个是浪涌抑制TVS二极管，它更像是一位强壮的“抗浪涌壮汉”。它的任务是抵御雷击、电机开关等产生的能量更大、持续时间更长的过压浪涌。为此，它拥有更结实的“身板”来吸收巨大能量，但代价是其电容也相对较大，因此更适合部署在电源线路等对信号速度不敏感的领域。

图4. 过压浪涌分类

一个重要区分：TVS二极管与稳压二极管

很多人会混淆TVS二极管和稳压二极管，它们确实是采用相似原理的“亲戚”，但使命截然不同。TVS二极管就像一名特警队员，绝大部分时间在待命，只在突发高压事件时瞬间出动，专职处理瞬态危机；而稳压二极管则像一位老工匠，需要持续工作在特定状态，默默为电路提供一个长期稳定的电压基准。一个应对瞬间峰值，一个保障长期稳定。