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瞬態電壓抑制二極體(TVS)

瞬態電壓抑制二極體(TVS)


瞬態電壓抑制二極體也稱為TVS二極體,是一種保護用的電子零件,可以保護電器設備不受導線引入的電壓尖峰破壞。

TVS二極體會和要保護的電路並聯。當其電壓超過突崩潰準位時,直接分流過多的電流。TVS二極體是箝位器,會抑制超過其崩潰電壓的過高電壓。當過電壓消失時,TVS二極體會自動復歸,而其吸收的能量比類似額定的撬棒電路要大很多。

TVS二極體有單向的及雙向的。單向的TVS二極體在順向操作時類似整流器,但在其設計允許承受很大的峰值電流,1.5KE系列的瞬間功率可以到1500 W

雙向的TVS二極體可以視為是二個極性相反的雪崩二極體相串聯,再和要保護的電路並聯。雖然在電路中會標示為二個二極體,不過實際元件是將二個二極體封裝在同一個包裝中。

TVS二極體過電壓反應的速度會比其他的過電壓保護元件(例如壓敏電阻或是氣體放電管)要快。實際的箝位大約只有一皮秒,但因為實際電路中導線存在電感,因此保護元件需容許較長時間的大電壓。因此TVS二極體會比其他元件適合保護電路不受很快、且有破壞性的電壓突波所破壞。像許多分散式的電路都有這種快速的過電壓突波,可能因為內部因素或是外部因素造成,例如閃電或是馬達短路。

瞬態電壓抑制器若使用在超過其設計條件的環境下,可能會損壞。瞬態電壓抑制器的失效模式有三種:短路、開路、元件額定下降。

 

TVS二極體有以下的規格:

漏電流:在電壓小於最大反向關斷電壓時,可以導通的電流。

最大反向關斷電壓:在此電壓以下,導流電流不明顯

擊穿電壓:會出現顯導通電流的電壓。

箝位電壓:導通電流會到其額定電流(數百到數千安培)的電壓。

雜散電容:未導通的二極體其特性類似電容器,對於高頻信號有破壞性的效果,一般會建議選用雜散電壓較低的TVS二極體。

雜散電感:因為實際過電壓的切換很快,包裝的電感是反應速度的限制因素之一。

可吸收的能量:因為暫態很短,所有的能量都變成TVS二級管本身的熱,散熱片只會影響之後散熱需要的時間,無法提昇TVS二級管可吸收的能量。因此高能量的TVS二級管也會有較大的體積。若體積不夠大,過電壓可能會破壞TVS二級管,也就無法保護其他的電路。


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