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在電子電路的保護與穩(wěn)壓領域,穩(wěn)壓二極管和 TVS 二極管是兩類功能各異卻同樣關鍵的器件,它們基于半導體 PN 結的特性實現(xiàn)各自的功能,卻在應用場景中有著明確的區(qū)分。
穩(wěn)壓二極管的核心功能源于PN 結的反向擊穿特性。當 PN 結處于反向偏置狀態(tài)時,若反向電壓較低,僅有微弱的反向漏電流通過,此時二極管呈現(xiàn)高阻態(tài);當反向電壓升高至穩(wěn)壓值時,PN 結發(fā)生擊穿,反向電流急劇增大,但擊穿電壓卻能保持基本穩(wěn)定,這種 “電壓不變、電流可變” 的特性正是其穩(wěn)壓功能的基礎。
在電路中,穩(wěn)壓二極管通常與負載并聯(lián),并通過串聯(lián)限流電阻控制反向電流在合理范圍內(nèi)。例如在阻容降壓電路中,1N4742A 穩(wěn)壓二極管(穩(wěn)壓值 12V、功率 1W)通過反向擊穿將輸出電壓穩(wěn)定在 12V,即使輸入電壓或負載電流出現(xiàn)波動,其兩端電壓仍能保持恒定。此外,穩(wěn)壓二極管可通過串聯(lián)組合獲得更高的穩(wěn)壓值,比如兩只 12V 穩(wěn)壓管串聯(lián)可實現(xiàn) 24V 穩(wěn)壓輸出,靈活滿足不同電路需求。

圖示為新邦微穩(wěn)壓二極管ZM4733
TVS 瞬態(tài)抑制二極管的設計初衷是應對瞬時高能沖擊,其工作原理基于雪崩擊穿效應的快速響應特性。與穩(wěn)壓二極管不同,TVS 管的核心優(yōu)勢在于亞納秒級的響應速度,能在極短時間內(nèi)吸收瞬態(tài)能量。
當電路中出現(xiàn)瞬時過電壓(如靜電放電、雷擊浪涌)時,TVS 管兩端電壓超過其擊穿電壓(VBR)的瞬間,PN 結迅速發(fā)生雪崩擊穿,電阻從高阻態(tài)(正常工作時)驟降至低阻態(tài),為瞬態(tài)電流提供超低阻抗通路。同時,TVS 管會將電壓鉗位在特定值(VC),確保后續(xù)電路免受過高電壓沖擊。待瞬態(tài)過電壓消失后,TVS 管自動恢復高阻態(tài),不影響電路正常工作。
從極性來看,單向 TVS 管的正向特性與普通二極管一致,反向具有雪崩擊穿功能,適用于直流電路,接入時需保證其負極與被保護電路的高電位端相連;雙向 TVS 管則無極性之分,可視為兩只單向 TVS 管反向串聯(lián),能應對交流電路或正負雙向的瞬態(tài)過電壓,在交流電源接口、信號線路中應用廣泛。
TVS 管的核心參數(shù)聚焦于瞬態(tài)防護能力:最大鉗位電壓(VC) 需低于被保護器件的耐壓值;峰值脈沖功耗(PP) 決定了其能吸收的瞬態(tài)能量大小;結電容(C) 則影響高頻信號電路的傳輸性能,如 USB 3.0 接口需選用低電容 TVS 管以避免信號衰減。

圖示為新邦微TVS貼片二極管SMAJ15CA
盡管均基于 PN 結擊穿特性,兩者的設計目標截然不同:穩(wěn)壓二極管追求長期穩(wěn)定的電壓輸出,工作在持續(xù)反向擊穿狀態(tài),注重穩(wěn)壓值的精度與長期可靠性;TVS 二極管則專注于瞬時能量吸收,平時處于截止狀態(tài),僅在瞬態(tài)過電壓出現(xiàn)時瞬間響應,強調(diào)響應速度與瞬態(tài)功率承受能力。這種差異使得穩(wěn)壓二極管成為穩(wěn)壓電路的核心,而 TVS 管則是電路的 “防雷衛(wèi)士”,共同保障電子設備的穩(wěn)定與安全。