01、前言

今天看到一篇關(guān)于熱插拔的文章，和我們生活比較相關(guān)。當(dāng)我們插上移動(dòng)硬盤或者U盤，亦或者顯示屏HDMI線，此時(shí)這種帶電拔插的情況下會(huì)引起火花，如下圖所示，以前也會(huì)聽到因?yàn)楣P記本電腦換屏沒有卸掉電池，導(dǎo)致主板和顯示屏燒毀的現(xiàn)象。

這種帶電插拔連接線，其實(shí)就是所謂的熱插拔。而上述現(xiàn)象是由于熱插拔帶來的瞬態(tài)電壓通過USB口進(jìn)入到電腦主板電路中，導(dǎo)致燒壞。但是現(xiàn)在的電腦端口基本上都裝了一個(gè)電路防彈衣，瞬態(tài)電壓抑制二極管(Transient Voltage Suppressor)，通常我們稱TVS管。從TVS管的名稱來看，它對(duì)電壓響應(yīng)速度非?？?，可以抑制或者鉗位電壓，屬于二極管的一種類型。

TVS管工作核心原理主要是雪崩擊穿，所以也稱為雪崩擊穿二極管，分單向TVS和雙向TVS兩種，其中單向TVS常用于直流電路，比如信號(hào)接口，IC的VCC引腳等等，雙向TVS常用于交流電路，比如電源的前級(jí)保護(hù)，并聯(lián)在壓敏電阻兩端等等。

可見，TVS管常用于電壓鉗位的場(chǎng)合，比如靜電和浪涌二次側(cè)的電路防護(hù)，以便電子產(chǎn)品能通過靜電放電測(cè)試，雷擊浪涌測(cè)試，振鈴波測(cè)試，脈沖群測(cè)試等。

02、TVS管的工作原理 

TVS管工作原理見下圖所示，TVS管反向并聯(lián)在保護(hù)電路中，分兩種情況考慮。

(1)當(dāng)電路沒有瞬態(tài)電壓時(shí)，即TVS正常工作時(shí)，TVS處于反向截止?fàn)顟B(tài)(高阻態(tài))，電流很聰明，它不會(huì)流經(jīng)TVS，會(huì)直接流向保護(hù)電路，所以不影響電路正常工作。

(2)當(dāng)電路出現(xiàn)瞬態(tài)過電壓并且到達(dá)TVS擊穿電壓時(shí)，TVS瞬間導(dǎo)通，瞬態(tài)電壓轉(zhuǎn)換成瞬態(tài)電流到快速泄放到大地，同時(shí)把瞬態(tài)過電壓鉗位到后級(jí)被保護(hù)電路能承受的安全電壓，這樣既能泄放掉瞬態(tài)電壓，又能鉗位到后級(jí)的安全電壓。

(3)當(dāng)瞬態(tài)過電壓消失后，TVS 又恢復(fù)到高阻態(tài)。

這樣TVS管有異常瞬態(tài)過電壓就泄放+鉗位，沒有就不影響正常工作，TVS管如果類比身體的細(xì)胞，更像是身體的白細(xì)胞，皮膚破了，白細(xì)胞迅速升高，抑制細(xì)菌感染，皮膚修復(fù)后白細(xì)胞降低，恢復(fù)正常水平，這樣我們用已知的知識(shí)去了解未知的知識(shí)，非常有助于我們理解應(yīng)用電路知識(shí)。

03、TVS管和穩(wěn)壓管區(qū)別

TVS管和穩(wěn)壓管都是基于半導(dǎo)體PN結(jié)反向擊穿特性的半導(dǎo)體器件，但是在功能、性能和應(yīng)用場(chǎng)景上差異較大。

3.1 相同點(diǎn)

(1)電壓鉗位功能

TVS管和穩(wěn)壓管電路連接方面一致，均并聯(lián)到后級(jí)保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)鉗位電壓的作用。

(2)反向擊穿原理

利用反向擊穿特性(TVS管屬于雪崩擊穿，穩(wěn)壓管屬于齊納擊穿)實(shí)現(xiàn)的電壓穩(wěn)定或瞬態(tài)電壓抑制。

3.2 差異點(diǎn)

(1)功能

TVS管用于瞬態(tài)電壓防護(hù)，如ESD，雷擊浪涌等等，穩(wěn)壓管用于提供穩(wěn)定的直流電壓輸出。

(2)響應(yīng)速度

TVS管響應(yīng)速度更快，ps級(jí)(也稱亞納秒級(jí))，穩(wěn)壓管較慢，us級(jí)，相差1000倍速度。

(3)通流能力

TVS管通流能力更強(qiáng)，數(shù)百安培，穩(wěn)壓管電流較弱，幾十毫安。

這種現(xiàn)象是由于兩種管子工藝不同導(dǎo)致的，TVS管有著大面積PN結(jié)（意味著高通流能力），穩(wěn)壓管有著小面積PN結(jié)(意味著低漏電流)。

(4)功率特性

TVS管瞬態(tài)功率更大，數(shù)百瓦到數(shù)千瓦，說明浪涌吸收能力很強(qiáng)，穩(wěn)壓管持續(xù)功率小，通常在幾瓦。

(5)工作狀態(tài)

TVS管常態(tài)是高阻態(tài)，瞬態(tài)導(dǎo)通；穩(wěn)壓管持續(xù)工作在擊穿狀態(tài)。

(6)結(jié)電容影響

TVS管結(jié)電容(典型在0.5pf~100pf)，由于容抗效應(yīng)會(huì)影響高頻信號(hào)，Xc=1/2πfc，當(dāng)頻率升高，容抗降低，高頻信號(hào)容易通過結(jié)電容旁路到地，不會(huì)正常傳輸?shù)截?fù)載，所以TVS結(jié)電容選型要選小的，0.5pf以下，否則高頻信號(hào)會(huì)衰減。

而穩(wěn)壓管結(jié)電容(典型在1pf~100pf)，適合低頻電源穩(wěn)壓，LDO基準(zhǔn)，不適合高頻電路。

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