歡迎回到芝識(shí)課堂！在前兩期課程中，我們已經(jīng)了解了TVS二極管這位“電路保鏢”的基本工作原理和家族成員。今天，讓我們一起來學(xué)習(xí)如何為你的電路選擇合適的TVS二極管，確保它既能提供周全保護(hù)，又不會(huì)影響電路的正常工作。

選擇合適的TVS二極管就像是為電路選擇一位貼身的“保鏢”，需要從多個(gè)維度進(jìn)行綜合考量。

精準(zhǔn)把控保護(hù)力度

首先需要考慮的是保護(hù)力度是否足夠。正常工作（無ESD事件）時(shí)，TVS二極管反向連接，其兩端電壓低于反向擊穿電壓（VBR）。因此，TVS二極管正常工作時(shí)不導(dǎo)通。此時(shí)，pn結(jié)形成耗盡層，二極管起電容器的作用。

TVS二極管的反向擊穿電壓就像保鏢的“反應(yīng)閾值”，設(shè)置時(shí)需要特別講究：它既要高于被保護(hù)信號(hào)線的最高工作電壓，防止在日常工作中誤動(dòng)作；又要足夠靈敏，確保在危險(xiǎn)來臨時(shí)能第一時(shí)間響應(yīng)。如果閾值設(shè)置得太接近正常工作電壓，即使在平時(shí)運(yùn)行中，也可能因微小的電壓波動(dòng)而產(chǎn)生過大的漏電流，從而影響信號(hào)質(zhì)量。

圖1. 反向擊穿電壓與信號(hào)線電壓（VSignal）

考慮對(duì)電路性能的影響

其次要考慮的是TVS二極管是否會(huì)影響到電路的正常工作，這就涉及到它的結(jié)電容（CT）。在USB 3.0、Thunderbolt等高速信號(hào)線上，TVS的電容會(huì)與線路阻抗形成低通濾波器，導(dǎo)致信號(hào)衰減。電容越大，對(duì)高速信號(hào)的阻礙就越明顯。例如，在10Gbps的高速傳輸環(huán)境中，0.1pF的TVS幾乎能做到“隱身”，而5pF的TVS則會(huì)造成明顯的信號(hào)損耗。

圖2. TVS二極管總電容

為了解決這個(gè)難題，東芝開發(fā)了獨(dú)特的ESD二極管陣列工藝（EAP III），ESD保護(hù)等級(jí)保持不變，總電容為同類最低的0.1pF，可保護(hù)USB3.0/2.0、HDMI、eSATA、DisplayPort、Thunderbolt和其他高速數(shù)據(jù)線免遭ESD損害。另外，它還實(shí)現(xiàn)了較小的插入損耗和較低的噪聲值，可應(yīng)用于對(duì)信號(hào)和噪聲水平敏感的無線應(yīng)用。

保護(hù)范圍的全面覆蓋

第三個(gè)重要的考量因素是保護(hù)范圍是否全面，這取決于被保護(hù)信號(hào)的極性。對(duì)于只在正電壓范圍內(nèi)變化的數(shù)字信號(hào)，單向TVS二極管就足以勝任；而對(duì)于會(huì)在正負(fù)電壓間擺動(dòng)的模擬信號(hào)，則需要選擇雙向TVS二極管，確保正負(fù)兩個(gè)方向的威脅都能被有效攔截。

圖3. 單向與雙向極性TVS二極管

核心性能參數(shù)的考量

除了以上三個(gè)關(guān)鍵考量因素，一個(gè)優(yōu)秀的TVS還應(yīng)具備幾個(gè)核心素質(zhì)：快速響應(yīng)能力要求TVS在ESD沖擊的最初幾納秒內(nèi)，第一峰值電壓要足夠低，能在威脅造成損害前迅速化解；強(qiáng)大的鉗制能力體現(xiàn)在鉗位電壓（VC）上，該值越低，傳到被保護(hù)器件端的殘余電壓就越??；高效的泄流本領(lǐng)則取決于動(dòng)態(tài)電阻，該值越小，TVS二極管疏導(dǎo)浪涌電流的能力就越強(qiáng)。

以東芝TVS二極管DF2B5SL為例，它是具有低鉗位電壓的ESD保護(hù)二極管，適用于對(duì)低電壓信號(hào)線進(jìn)行ESD保護(hù)，有助于抑制后續(xù)級(jí)對(duì)電路的影響。

通過以上這些要點(diǎn)的綜合考慮，你就能為心愛的電子設(shè)備請(qǐng)到一位最合適的“電路保鏢”了！希望這三期的芝識(shí)課堂能幫助你更好地理解和應(yīng)用TVS二極管，讓你的電子設(shè)計(jì)更加穩(wěn)定可靠。

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