Part 01

前言

在電路正常工作情況下，TVS二極管應(yīng)該處于截止?fàn)顟B(tài)，即TVS的額定反向關(guān)斷電壓VRM應(yīng)大于被保護(hù)電路的最高工作電壓，但是我們有時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)在一些電路中TVS二極管所在線路的最大工作電壓超過(guò)了TVS二極管的額定反向關(guān)斷電壓VRM，甚至超過(guò)了TVS二極管的擊穿電壓。TVS二極管允許這樣去使用嗎？接下來(lái)我們就分析一下。

Part 02

問(wèn)題分析

下圖是TVS二極管的電流-電壓曲線，我們主要關(guān)注電壓V大于0的正半周對(duì)應(yīng)的I-V曲線，此時(shí)TVS二極管加載的是反向電壓。 我們發(fā)現(xiàn)隨著電壓V的增加，反向電流I也逐漸增加，這個(gè)曲線我們重點(diǎn)關(guān)注兩個(gè)點(diǎn)，一個(gè)是TVS的額定反向關(guān)斷電壓VRM，另一個(gè)是TVS二極管的擊穿電壓VBR。當(dāng)電壓V小于擊穿電壓VBR時(shí)，電流I隨電壓V的增加，對(duì)應(yīng)的曲線斜率一直很平緩，當(dāng)電壓V大于擊穿電壓VBR時(shí)，電流I隨電壓V的增加，對(duì)應(yīng)的曲線斜率突然就變得很陡峭。

那么如何理解額定反向關(guān)斷電壓VRM和擊穿電壓VBR呢？它們的本質(zhì)是什么？ 以SMBJ10A為例，型號(hào)命名SMBJ10A中的10指的就是VRM電壓值，當(dāng)環(huán)境溫度為25℃時(shí)，VRM為0.2uA，換句話說(shuō)，可以看出此時(shí)的電流I非常低，所以如果我們線路的最大工作電壓小于10V的話，當(dāng)環(huán)境溫度為25℃時(shí)，TVS二極管的漏電流就不會(huì)超過(guò)0.2uA，對(duì)于模擬采樣電路（比如工業(yè)4~20mA傳感器）、有低功耗要求的電路就需要關(guān)注這個(gè)參數(shù)。

所以線路的最大工作電壓超過(guò)VRM并不會(huì)損壞TVS二極管，頂多漏電流大一點(diǎn)，那超過(guò)VBR呢？ 還是看上面的圖片，當(dāng)環(huán)境溫度為25℃時(shí)，電流I為1mA時(shí)，VBR電壓最小值為11.1V，最大值為11.7V，不知道你發(fā)現(xiàn)了沒(méi)，在描述VBR時(shí)，我們先說(shuō)的是電流I=1mA，再說(shuō)的是VBR電壓是11.1V~11.7V，但是在描述VRM時(shí)我們先說(shuō)的是電壓V=10V，再說(shuō)的是電流I≤0.2uA，為什么會(huì)有這個(gè)差別呢？ 原因就是所謂的擊穿電壓VBR其實(shí)就是人為定義的，怎么定義的呢？就是當(dāng)TVS二極管兩端的電流I達(dá)到1mA時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓V的值，所以你發(fā)現(xiàn)有些TVS二極管的VBR是在電流I達(dá)到10mA時(shí)測(cè)出來(lái)的。為啥不是統(tǒng)一的1mA呢？以為對(duì)于VBR的測(cè)試規(guī)定的反向測(cè)試電流就是1-10mA之間，不同廠家會(huì)有區(qū)別，在此范圍內(nèi)就行。VBR本質(zhì)就是TVS最小的雪崩電壓，低于這個(gè)電壓TVS是不會(huì)發(fā)生雪崩的，高于這個(gè)電壓TVS會(huì)發(fā)生雪崩，雪崩就意味著TVS的電流會(huì)隨著電壓的少量增加而大量增加。 所以電路中被保護(hù)線路的正常工作電壓高于TVS二極管的擊穿電壓會(huì)損壞TVS嗎？答案是不一定，重點(diǎn)是看超過(guò)多少。 假定SMBJ10A的擊穿電壓VBR是11.1V，如果最大正常工作電壓為11.2V，二極管會(huì)被損壞嗎？此時(shí)電流會(huì)大于1mA，也許是2mA或者10mA，這么小的電流是不足以損壞TVS二極管的，但是如果最大正常工作電壓超過(guò)11.1V太多，那可就難說(shuō)了，因?yàn)殡娏髟黾拥乃俣瓤煞浅？?。我們基于P=V*I可以得出當(dāng)電流增大到一定程度是的TVS二極管的功率P超過(guò)了最大限制，TVS二極管就會(huì)被損壞。

Part 03

總結(jié)

通過(guò)以上分析可知，線路的最大工作電壓超過(guò)VRM并不會(huì)損壞TVS二極管，線路的正常工作電壓高于TVS二極管的擊穿電壓會(huì)損壞TVS嗎？答案是不一定。即便如此，我們需要考慮漏電流增大對(duì)于電路的影響，比如模擬采樣電路（比如工業(yè)4~20mA傳感器）或者是有低功耗要求的電路。

審核編輯 黃宇