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TVS管和壓敏電阻的性能比較及浪涌差異
日期：2025-04-20 04:53
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摘要：
TVS管和壓敏電阻的性能比較及浪涌差異
近期，TVS管和壓敏電阻的性能問題討論的比較多，有的說TVS管將來要取代壓敏電阻，但是有的人認(rèn)為TVS無法響應(yīng)浪涌電流，在這一點(diǎn)上無法取代壓敏電阻。各學(xué)者各抒己見，通過比較，我們可詳細(xì)了解下二者和特性。
一般來說，壓敏電阻更多的應(yīng)用應(yīng)該是電源路上，而TVS更多的是信號(hào)線控制線時(shí)鐘線等。浪涌應(yīng)該是用壓敏，高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)該就是TVS、但是不嚴(yán)格地地方比如手機(jī)鍵盤還是壓敏便宜。
敏電阻也可以進(jìn)行有效的瞬時(shí)高壓沖擊抑制，此類器件具有非線性電壓-電流(阻抗表現(xiàn))關(guān)系，截止電壓可達(dá)*初中止電壓的2～3倍，這種特性適合用于對(duì)電壓不太敏感的線路和器件的保護(hù)，如電源回路。而TVS二極管具有更好的電壓截止因子，同時(shí)還具有較低的電容，這一點(diǎn)對(duì)于手持設(shè)備的高頻端口非常重要，因?yàn)檫^高的電容會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸，造成失真或是降級(jí)。TVS二極管的各種表面封裝均適合流水線裝配的要求，而且芯片結(jié)構(gòu)便于集成其它的功能，如EMI和RFI過濾保護(hù)等，可有效降低器件成本，優(yōu)化整體設(shè)計(jì)。 另外壓敏電阻在多次沖擊后性能會(huì)有所下降、壽命不如TVS。
從普通TVS和壓敏電阻來說，在浪涌電流保護(hù)方面，TVS能力要比壓敏差非常多。例如，目前防雷器的主要材料是壓敏電阻，而無法采用TVS，這正因?yàn)樵诒Ｗo(hù)雷擊浪涌時(shí)候，TVS通流量（吸收浪涌能力）小，壓敏電阻通流量大。 但在手持設(shè)備市場(chǎng)應(yīng)用的壓敏電阻，為了適應(yīng)小型化要求和ESD保護(hù)，設(shè)計(jì)時(shí)候降低了保護(hù)性能能力（只要達(dá)到ESD保護(hù)，不考慮浪涌保護(hù)）。同樣小型化的TVS的保護(hù)能力要高很多。TVS是由半導(dǎo)體材料制成，可以通過設(shè)計(jì)來降低節(jié)電容值，例如美國(guó)UMD公司即將推出新品*小節(jié)電容值做到0.5pf。而壓敏電阻還無法降低其寄生電容值。由陶瓷材料和氧化鋅制成的壓敏電阻，在經(jīng)過能量沖擊后，產(chǎn)生老化，逐漸降低響應(yīng)時(shí)間和保護(hù)能力，TVS則不存在老化問題。當(dāng)然，從單價(jià)來說壓敏價(jià)格要比TVS低。
瞬態(tài)電壓抑制器（Transient Voltage Suppressor）簡(jiǎn)稱TVS，是一種二極管形式的高效能保護(hù)器件。當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10-12秒量級(jí)的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。由于它具有響應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)。 目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊設(shè)備、交/直流電源、汽車、電子鎮(zhèn)流器、家用電器、儀器儀表（電度表）、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、數(shù)字照相機(jī)的保護(hù)、共模/差模保護(hù)、RF耦合/IC驅(qū)動(dòng)接收保護(hù)、電機(jī)電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪音的抑制等各個(gè)領(lǐng)域。
除了TVS管和壓敏電阻的性能比較及浪涌差異，我們?cè)倏纯碩VS管本身具有的三大特點(diǎn)：
1、 將TVS二極管加在信號(hào)及電源線上，能防止微處理器或單片機(jī)因瞬間的脈沖，如靜電放電效應(yīng)、交流電源之浪涌及開關(guān)電源的噪音所導(dǎo)致的失靈。
2、靜電放電效應(yīng)能釋放超過10000V、60A以上的脈沖，并能持續(xù)10ms；而一般的TTL器件，遇到超過30ms的10V脈沖時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。利用TVS二極管，可有效吸收會(huì)造成器件損壞的脈沖，并能消除由總線之間開關(guān)所引起的干擾（Crosstalk）。
3、將TVS二極管放置在信號(hào)線及接地間，能避免數(shù)據(jù)及控制總線受到不必要的噪音影響。
如需了解雷擊浪涌發(fā)生器的詳細(xì)資料，可點(diǎn)擊鏈接：www.dgzhongsheng.com/Product.asp。
近期，TVS管和壓敏電阻的性能問題討論的比較多，有的說TVS管將來要取代壓敏電阻，但是有的人認(rèn)為TVS無法響應(yīng)浪涌電流，在這一點(diǎn)上無法取代壓敏電阻。各學(xué)者各抒己見，通過比較，我們可詳細(xì)了解下二者和特性。
一般來說，壓敏電阻更多的應(yīng)用應(yīng)該是電源路上，而TVS更多的是信號(hào)線控制線時(shí)鐘線等。浪涌應(yīng)該是用壓敏，高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)該就是TVS、但是不嚴(yán)格地地方比如手機(jī)鍵盤還是壓敏便宜。
敏電阻也可以進(jìn)行有效的瞬時(shí)高壓沖擊抑制，此類器件具有非線性電壓-電流(阻抗表現(xiàn))關(guān)系，截止電壓可達(dá)*初中止電壓的2～3倍，這種特性適合用于對(duì)電壓不太敏感的線路和器件的保護(hù)，如電源回路。而TVS二極管具有更好的電壓截止因子，同時(shí)還具有較低的電容，這一點(diǎn)對(duì)于手持設(shè)備的高頻端口非常重要，因?yàn)檫^高的電容會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸，造成失真或是降級(jí)。TVS二極管的各種表面封裝均適合流水線裝配的要求，而且芯片結(jié)構(gòu)便于集成其它的功能，如EMI和RFI過濾保護(hù)等，可有效降低器件成本，優(yōu)化整體設(shè)計(jì)。 另外壓敏電阻在多次沖擊后性能會(huì)有所下降、壽命不如TVS。
從普通TVS和壓敏電阻來說，在浪涌電流保護(hù)方面，TVS能力要比壓敏差非常多。例如，目前防雷器的主要材料是壓敏電阻，而無法采用TVS，這正因?yàn)樵诒Ｗo(hù)雷擊浪涌時(shí)候，TVS通流量（吸收浪涌能力）小，壓敏電阻通流量大。 但在手持設(shè)備市場(chǎng)應(yīng)用的壓敏電阻，為了適應(yīng)小型化要求和ESD保護(hù)，設(shè)計(jì)時(shí)候降低了保護(hù)性能能力（只要達(dá)到ESD保護(hù)，不考慮浪涌保護(hù)）。同樣小型化的TVS的保護(hù)能力要高很多。TVS是由半導(dǎo)體材料制成，可以通過設(shè)計(jì)來降低節(jié)電容值，例如美國(guó)UMD公司即將推出新品*小節(jié)電容值做到0.5pf。而壓敏電阻還無法降低其寄生電容值。由陶瓷材料和氧化鋅制成的壓敏電阻，在經(jīng)過能量沖擊后，產(chǎn)生老化，逐漸降低響應(yīng)時(shí)間和保護(hù)能力，TVS則不存在老化問題。當(dāng)然，從單價(jià)來說壓敏價(jià)格要比TVS低。
瞬態(tài)電壓抑制器（Transient Voltage Suppressor）簡(jiǎn)稱TVS，是一種二極管形式的高效能保護(hù)器件。當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10-12秒量級(jí)的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。由于它具有響應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)。 目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊設(shè)備、交/直流電源、汽車、電子鎮(zhèn)流器、家用電器、儀器儀表（電度表）、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、數(shù)字照相機(jī)的保護(hù)、共模/差模保護(hù)、RF耦合/IC驅(qū)動(dòng)接收保護(hù)、電機(jī)電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪音的抑制等各個(gè)領(lǐng)域。
除了TVS管和壓敏電阻的性能比較及浪涌差異，我們?cè)倏纯碩VS管本身具有的三大特點(diǎn)：
1、 將TVS二極管加在信號(hào)及電源線上，能防止微處理器或單片機(jī)因瞬間的脈沖，如靜電放電效應(yīng)、交流電源之浪涌及開關(guān)電源的噪音所導(dǎo)致的失靈。
2、靜電放電效應(yīng)能釋放超過10000V、60A以上的脈沖，并能持續(xù)10ms；而一般的TTL器件，遇到超過30ms的10V脈沖時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。利用TVS二極管，可有效吸收會(huì)造成器件損壞的脈沖，并能消除由總線之間開關(guān)所引起的干擾（Crosstalk）。
3、將TVS二極管放置在信號(hào)線及接地間，能避免數(shù)據(jù)及控制總線受到不必要的噪音影響。
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