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一、什么是鉗位二極管

鉗位二極管其實(shí)就是TVS管，也就是瞬態(tài)抑制二極管的簡(jiǎn)稱（Transient Voltage Suppressor）。它是在穩(wěn)壓二極管的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是一種二極管形式的新型高效能保護(hù)器件，也就是限壓型的過壓保護(hù)器件。

(資料圖片僅供參考)

TVS通常采用二極管式的軸向引線封裝結(jié)構(gòu)，也有貼片的，TVS的核心單元是芯片，芯片有單極型和雙極型兩種結(jié)構(gòu)，單極型TVS有一個(gè)PN結(jié)，雙極型TVS有兩個(gè)PN結(jié)。單極性只對(duì)一個(gè)方向的浪涌電壓沖擊起保護(hù)作用，雙極性。

瞬態(tài)二極管對(duì)相反的極性浪涌電壓沖擊都起保護(hù)作用，相當(dāng)于兩只穩(wěn)壓管反向串聯(lián)。這種管突出的特點(diǎn)就是具有擊穿電壓低、響應(yīng)時(shí)間為幾十ps數(shù)量級(jí)、漏電流小、瞬態(tài)功率大、無噪聲等特點(diǎn)，因此在信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用及認(rèn)可。

下面來先了解一下兩個(gè)二極管反向串聯(lián)時(shí)候是怎工作的，如下圖D1和D2兩個(gè)二極管反向串聯(lián)在一起，這屬于鉗位保護(hù)電路，也有利用這種鉗位來取過零信號(hào)，在鉗位電路中，二極管負(fù)極接地，則正極端電路被鉗位零電位以下；工作時(shí)候一次只能有一個(gè)二極管導(dǎo)通，而另一個(gè)處于截止?fàn)顟B(tài)，那么它的正反向壓降就會(huì)被鉗制在二極管正向?qū)▔航?.5-0.7（假如導(dǎo)通壓降是此）以下，從而起到保護(hù)電路的目的。

二、鉗位二極管保護(hù)原理

如下圖是TVS管的電壓---電流特性。在浪涌電壓的作用下，TVS管兩極之間電壓由額定反向關(guān)斷電壓VWM上升到擊穿電壓VBR 時(shí)被擊穿，出現(xiàn)了擊穿電流,，于是流過 TVS 管的電流將達(dá)到峰值脈沖電流 IPP ,其兩端的電壓也被鉗位于預(yù)定的最大鉗位電壓VC以下。其后隨著脈沖電流按指數(shù)衰減，TVS 管兩極的電壓也不斷下降，最后恢復(fù)到初態(tài) ，這就是 TVS 管抑制浪涌電流脈沖功率，保護(hù)電子器件的原理。

三、鉗位二極管保護(hù)線路

保護(hù)電路在很多方面都有應(yīng)用，例如在電機(jī)通斷電路應(yīng)用、電源過壓沖擊應(yīng)用、通訊電路防靜電保護(hù)、各種負(fù)載沖擊電路等。如下圖是其中的四種。

1、線路沖擊保護(hù)電路

這是應(yīng)用比較多的，一般是在直流的場(chǎng)合，只需要加單向的就可以了，有些還加雙向的。

2、因負(fù)載通斷引起沖擊的保護(hù)電路

由于很多負(fù)載都不是純阻性的，在關(guān)斷過程當(dāng)中都會(huì)有一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)等尖峰電壓，很容易損壞負(fù)載以及電路元器件。

3、繼電器、接觸器等保護(hù)電路應(yīng)用

在繼電器有時(shí)候也可以反向并聯(lián)一個(gè)快恢復(fù)二極管。

4、電源過壓沖擊應(yīng)用

四、鉗位二極管選用

在使用TVS二極管時(shí)需要選擇合適的管子，要不然達(dá)不到既經(jīng)濟(jì)又能保護(hù)電路的效果，在實(shí)際當(dāng)中一般都要注意以下三點(diǎn)：

1、單向還是雙向

由于雙向TVS可以在正反兩個(gè)方向吸收瞬時(shí)大脈沖功率，并把電壓箝制到預(yù)定水平。如果電路有可能承受來自兩個(gè)方向的浪涌電壓沖擊時(shí)， 應(yīng)當(dāng)選用雙向TVS。值得注意的是：雙向TVS一般適用于交流電路，單向TVS一般用于直流電路。

2、最大峰值脈沖功耗

TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于電路中出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率。由于在實(shí)際應(yīng)用過程中，浪涌有可能重復(fù)地出現(xiàn)，因此在規(guī)定的間隔時(shí)間內(nèi)，重復(fù)施加脈沖能量的累積不至于超過TVS器件的脈沖能量額定值。

3、最大反向工作電壓

最大反向工作電壓的選取也是一個(gè)比較重要參數(shù)，一般原則是以交流電壓的1.4倍來選取TVS管的最大反向工作電壓。直流電壓則按1.1～1.2倍來選取TVS管的最高反向工作電壓。

審核編輯：湯梓紅