芝识课堂的全新内容又和大家见面啦！从本期开始，我们将用四节课为大家系统介绍一位在电路设计中默默奉献的“无名英雄”——TVS二极管。我们会从它的基本概念、工作原理，聊到如何为电路挑选合适的型号、布局时要注意哪些细节。目的是让大家了解，这颗小小的器件是如何为我们的手机、电脑、智能手表等现代电子设备提供至关重要的保护，确保它们安全运行。
TVS二极管究竟是谁？
想象一下，你的电子电路正在安静地工作，突然，一个不速之客——比如身上的静电——以极高的电压形式“啪”地一下闯了进来。这种瞬间的过压脉冲，我们称之为ESD（静电放电），它足以让娇贵的芯片“一病不起”。这时，就需要一位反应神速的“保镖”挺身而出！TVS二极管正是这样一位角色。
TVS二极管又称“瞬态电压抑制二极管”，也可以叫它ESD保护二极管。本质上，它是齐纳二极管的一种，专门负责保护电路，抵御像静电放电、开关甚至雷电引发的浪涌等各种过压脉冲的袭击。
TVS二极管有什么作用？
正常情况下，电路电压平稳，TVS二极管处于待机状态，只有极其微弱的电流通过，几乎可忽略不计，不会影响电路的正常工作。
一旦有异常高电压（比如静电）来袭，且超过某个临界值（即反向击穿电压），它会立刻从高电阻状态变为低电阻状态，形成一条电流的“泄洪通道”，把危险的过量电流迅速引到地线上。在此过程中，它能将其两端的电压“钳制”在一个安全范围内，从而保护它身后的核心电路。
图1.TVS二极管的用途
反向击穿的形成和作用
事实上，反向击穿背后是齐纳击穿和雪崩击穿在起作用。所谓齐纳击穿，是当反向电压高到一定程度，其耗尽层变得非常薄，电子就能直接穿越过去，导致电流突然增大，这主要发生在6V以下的低电压、高掺杂二极管中。
图2.齐纳击穿
雪崩击穿则是初始电子在强电场下被加速，撞出新的电子，新电子又去撞击更多原子，像雪崩一样瞬间产生大量载流子，导致电流急剧增加。这主要发生在6V以上高电压、低掺杂二极管中。
图3.雪崩击穿
有趣的是，两者对温度的反应截然相反：齐纳击穿电压随温升而降低，雪崩击穿电压则随温升而增加。因此，市面上大多数TVS二极管更倾向于利用雪崩击穿效应，因为它的特性更稳定，能在宽温范围内提供更可靠的保护。
ESD耐受性堪称TVS二极管的关键性能指标。在应对ESD方面，东芝TVS二极管展现出卓越实力，其能承受的ESD等级远超IEC61000-4-2标准中规定的最高4级水平，为电子设备提供了坚实的静电防护屏障。
以东芝旗下DF2BxM5系列（EAP-V）为例，它通过精心优化制造工艺，实现了性能的显著提升。与上一代DF2BxM4系列（EAP-IV）相比，其第一峰值脉冲电压这一关键参数降低了约50%。这意味着在遭遇静电冲击时，DF2BxM5系列能够以更低的电压峰值承受冲击，有效避免电子元件因过电压而损坏。
第一节课就先到这里！今天我们认识了TVS二极管，了解了它的看家本领“击穿”，还弄清了它和其他二极管的分工。下一节课，我们将分享TVS二极管的工作原理，为最终的选型打下基础。
文章来源：东芝半导体