Part 01

前言

在電路正常工作情況下，TVS二極管應該處于截止狀態，即TVS的額定反向關斷電壓VRM應大于被保護電路的最高工作電壓，但是我們有時候會發現在一些電路中TVS二極管所在線路的最大工作電壓超過了TVS二極管的額定反向關斷電壓VRM，甚至超過了TVS二極管的擊穿電壓。TVS二極管允許這樣去使用嗎？接下來我們就分析一下。

Part 02

問題分析

下圖是TVS二極管的電流-電壓曲線，我們主要關注電壓V大于0的正半周對應的I-V曲線，此時TVS二極管加載的是反向電壓。 我們發現隨著電壓V的增加，反向電流I也逐漸增加，這個曲線我們重點關注兩個點，一個是TVS的額定反向關斷電壓VRM，另一個是TVS二極管的擊穿電壓VBR。當電壓V小于擊穿電壓VBR時，電流I隨電壓V的增加，對應的曲線斜率一直很平緩，當電壓V大于擊穿電壓VBR時，電流I隨電壓V的增加，對應的曲線斜率突然就變得很陡峭。

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

所以線路的最大工作電壓超過VRM并不會損壞TVS二極管，頂多漏電流大一點，那超過VBR呢？ 還是看上面的圖片，當環境溫度為25℃時，電流I為1mA時，VBR電壓最小值為11.1V，最大值為11.7V，不知道你發現了沒，在描述VBR時，我們先說的是電流I=1mA，再說的是VBR電壓是11.1V~11.7V，但是在描述VRM時我們先說的是電壓V=10V，再說的是電流I≤0.2uA，為什么會有這個差別呢？ 原因就是所謂的擊穿電壓VBR其實就是人為定義的，怎么定義的呢？就是當TVS二極管兩端的電流I達到1mA時對應的電壓V的值，所以你發現有些TVS二極管的VBR是在電流I達到10mA時測出來的。為啥不是統一的1mA呢？以為對于VBR的測試規定的反向測試電流就是1-10mA之間，不同廠家會有區別，在此范圍內就行。VBR本質就是TVS最小的雪崩電壓，低于這個電壓TVS是不會發生雪崩的，高于這個電壓TVS會發生雪崩，雪崩就意味著TVS的電流會隨著電壓的少量增加而大量增加。 所以電路中被保護線路的正常工作電壓高于TVS二極管的擊穿電壓會損壞TVS嗎？答案是不一定，重點是看超過多少。 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，二極管會被損壞嗎？此時電流會大于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11.1V太多，那可就難說了，因為電流增加的速度可非常快。我們基于P=V*I可以得出當電流增大到一定程度是的TVS二極管的功率P超過了最大限制，TVS二極管就會被損壞。

Part 03

總結

通過以上分析可知，線路的最大工作電壓超過VRM并不會損壞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于電路的影響，比如模擬采樣電路（比如工業4~20mA傳感器）或者是有低功耗要求的電路。

審核編輯 黃宇