瞬態(tài)抑制二極管(TVS)的工作原理與穩(wěn)壓二極管一樣,但結(jié)構(gòu)上有差別。其最大的差別是一般穩(wěn)壓二極管組成的PN結(jié)面積很小,它能承受的反向電流較小。
一般小功率穩(wěn)壓管(0.5~1W)其最大反向電流為幾十毫安到幾百毫安;而瞬態(tài)抑制二極管的PN結(jié)面積較大,可耗散的功率較大,允許最大的反向電流可達幾安到幾十安。因此它可以吸收瞬時高電壓脈沖所造成的瞬間大電流。一般穩(wěn)壓二極管是0.5~3W,而瞬態(tài)二極管達300W到1500W,有些用于高壓的可達10kW以上。
例如,一種反向擊穿電壓Vbr為6.4~7.3V、耗散功率為500w的瞬態(tài)二極管,它能承受的最大脈沖電流Ipp是52~54A。
利用瞬態(tài)二極管作保護的電路如下圖所示,它并聯(lián)在保護的電路上。要注意的是它不需要限流電阻R。如果被保護的電路工作電壓是+5V,則可選6.5~7V擊穿的二極管。在正常工作時,瞬態(tài)二極管不工作,相當開路;當工作電壓中有瞬間高壓脈沖時,瞬態(tài)二極管在高壓脈沖作用瞬間被箝位于9V左右,這瞬間9V電壓對5V工作的電路是安全的。當高壓脈沖過去后,瞬態(tài)二極管又相當開路。
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由此可見,在電源電壓正常時(或略有波動時)瞬態(tài)二極管不工作,也不損耗電路。在有瞬間高壓脈沖時,它吸收了瞬間大電流而箝位在比工作電源略高的電壓上保護了電路。它可以反復(fù)使用,有很長的使用壽命。
上圖的電路能對正瞬態(tài)脈沖箝位,為能在正、反脈沖時都能起保護作用,可采用下圖雙向瞬間二極管,它相當于兩個瞬態(tài)二極管反相串聯(lián)在一起。不論正負瞬態(tài)高壓脈沖都可以獲得保護,并且不影響電路的正常工作。