TVS 二極管與穩(wěn)壓二極管的不同點有哪些?

在電子電路中，TVS 二極管和穩(wěn)壓二極管都承擔(dān)著維持電壓穩(wěn)定的重要職責(zé)，它們在眾多電子設(shè)備中扮演著不可或缺的角色。然而，盡管二者有著相似的功能，但在工作原理、特性參數(shù)以及應(yīng)用場景等方面，存在著諸多不同之處。深入了解這些差異，對于正確選擇和使用這兩種二極管，確保電子電路的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。

TVS 二極管，即瞬態(tài)電壓抑制二極管(Transient Voltage Suppressor)，主要用于應(yīng)對電路中的瞬態(tài)過電壓。當(dāng)電路中出現(xiàn)瞬間的高電壓脈沖時，TVS 二極管會迅速響應(yīng)。其工作基于雪崩擊穿原理，在正常電壓下，TVS 二極管處于高阻態(tài)，幾乎沒有電流通過。一旦電壓超過其擊穿電壓，TVS 二極管會在極短的時間內(nèi)(通常在皮秒級)進入雪崩擊穿狀態(tài)，呈現(xiàn)低阻態(tài)，從而將過大的電壓鉗位在一個安全值，吸收瞬間的大電流，保護電路中的其他元件免受過高電壓的沖擊。在雷電天氣下，電子設(shè)備的電源輸入端可能會受到感應(yīng)雷產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓影響，此時 TVS 二極管就能迅速動作，將過電壓限制在安全范圍內(nèi)，防止設(shè)備損壞。

穩(wěn)壓二極管則是利用反向擊穿特性來實現(xiàn)穩(wěn)壓功能。在正常工作時，穩(wěn)壓二極管處于反向偏置狀態(tài)。當(dāng)反向電壓達到其穩(wěn)壓值時，穩(wěn)壓二極管進入反向擊穿區(qū)，此時其兩端電壓基本保持恒定，即使通過的電流在一定范圍內(nèi)變化，電壓也幾乎不變。這是因為穩(wěn)壓二極管的特殊制造工藝使其在反向擊穿時，能夠通過自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整，維持電壓穩(wěn)定。在一個簡單的直流穩(wěn)壓電源電路中，穩(wěn)壓二極管可以將不穩(wěn)定的直流電壓穩(wěn)定在一個固定值，為后續(xù)的電子元件提供穩(wěn)定的工作電壓。

(一)響應(yīng)時間

TVS 二極管的最大優(yōu)勢之一就是其極快的響應(yīng)時間。由于它主要用于保護電路免受瞬態(tài)過電壓的侵害，因此需要能夠在瞬間做出反應(yīng)。一般來說，TVS 二極管的響應(yīng)時間可以達到皮秒級，能夠快速捕捉并抑制瞬間的電壓尖峰。而穩(wěn)壓二極管的響應(yīng)時間相對較長，通常在微秒級。這是因為穩(wěn)壓二極管主要用于穩(wěn)定直流電壓，對瞬間的電壓變化響應(yīng)速度要求沒有 TVS 二極管那么高。

(二)功率和電壓范圍

TVS 二極管通常具有較大的功率承受能力，能夠承受高達數(shù)千瓦甚至更高的瞬態(tài)功率。其擊穿電壓范圍也比較廣泛，可以從幾伏到上千伏不等，適用于各種不同電壓等級的電路保護。在汽車電子系統(tǒng)中，由于汽車在行駛過程中會產(chǎn)生各種電氣瞬態(tài)現(xiàn)象，TVS 二極管需要具備高功率承受能力和合適的擊穿電壓，以保護車載電子設(shè)備。穩(wěn)壓二極管的功率一般相對較小，常見的功率等級在幾瓦以內(nèi)。其穩(wěn)壓值范圍也相對較窄，通常在幾伏到幾十伏之間，主要用于對電壓穩(wěn)定性要求較高的小功率電路。

(三)動態(tài)電阻

TVS 二極管在擊穿狀態(tài)下的動態(tài)電阻較小，這意味著它在吸收瞬態(tài)電流時，自身的電壓降較小，能夠更有效地將過電壓鉗位在較低水平。而穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻相對較大，在通過電流變化時，其兩端電壓會有一定的波動。雖然這種波動在穩(wěn)壓二極管的正常工作范圍內(nèi)是可以接受的，但與 TVS 二極管相比，其電壓穩(wěn)定性在應(yīng)對電流變化時稍遜一籌。

(一)TVS 二極管的應(yīng)用

TVS 二極管主要應(yīng)用于需要應(yīng)對瞬態(tài)過電壓的場合，如電子設(shè)備的電源輸入端、通信接口等。在手機充電器中，TVS 二極管可以保護充電器內(nèi)部電路免受插拔電源時產(chǎn)生的瞬間過電壓的影響。在通信設(shè)備中，TVS 二極管可以保護通信接口免受靜電放電(ESD)、雷擊等瞬態(tài)過電壓的破壞，確保通信的穩(wěn)定可靠。

(二)穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用

穩(wěn)壓二極管則廣泛應(yīng)用于對直流電壓穩(wěn)定性要求較高的電路中，如各種電子設(shè)備的電源穩(wěn)壓電路、基準電壓源等。在電腦主板的電源電路中，穩(wěn)壓二極管可以將電源輸出的電壓穩(wěn)定在合適的水平，為 CPU、內(nèi)存等芯片提供穩(wěn)定的工作電壓。在一些精密測量儀器中，穩(wěn)壓二極管作為基準電壓源，為測量電路提供精確的參考電壓，保證測量結(jié)果的準確性。

TVS 二極管和穩(wěn)壓二極管雖然都與電壓穩(wěn)定相關(guān)，但它們在工作原理、特性參數(shù)和應(yīng)用場景上有著明顯的不同。在電子電路設(shè)計中，需要根據(jù)具體的電路需求，充分考慮這些差異，選擇合適的二極管，以確保電路的安全、穩(wěn)定運行。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，這兩種二極管的性能也在不斷提升，應(yīng)用范圍也將進一步擴大，為電子設(shè)備的發(fā)展提供更有力的支持。