常见防雷（surge,lighting）器件（TVS,压敏电阻，气体放电管，固体放电管，SP D）应用TVS瞬态干扰抑制器性能与应用 瞬态干扰瞬态干扰指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号， 其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大瞬态干扰会造成控制系统 的电源电压的波动；当瞬态电压叠加在控制系统的输入电压上，使输入控制系统 的电压超过系统内部器件的极限电压时，便会损坏控制系统内部的设备，因此必 须采用抑制措施硅瞬变吸收二极管硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管，是箝位型的干扰吸收器件；其应 用是与被保护设备并联使用硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间（亚纳 秒级）和相当高的浪涌吸收能力，及极多的电压档次可用于保护设备或电路免受 静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压TVS管 有单方向（单个二极管）和双方向（两个背对背连接的二极管）两种，它们的主要参数 是击穿电压、漏电流和电容使用中TVS管的击穿电压要比被保护电路工作电压 高10%左右，以防止因线路工作电压接近TVS击穿电压，使TVS漏电流影响电 路正常工作；也避免因环境温度变化导致TVS管击穿电压落入线路正常工作电压 的范围。
TVS管有多种封装形式，如轴向引线产品可用在电源馈线上；双列直插 的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O总线及数据总线的保护TVS的特性TVS的电路符号和普通的稳压管相同其电压-电流特性曲线如图1所示其正向 特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件图2是TVS的电流- 时间和电压-时间曲线在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关 断电压VWM上升到击穿电压VBR，而被击穿随着击穿电流的出现，流过 TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大 箝位电压VC以下其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断 下降，最后恢复到初态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元 器件的过程当TVS两极受到反向高能量冲击时，它能以10〜12s级的速度，将 其两极间的阻抗由高变低，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电位箝位于 预定值，有效地保护电子设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害TVS具有响应时 间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点，目前已广泛应用于家用电器、电子仪表、通 讯设备、电源、计算机系统等各个领域。
TVS的主要参数*最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWMVWM是TVS最大连续工作的 直流或脉冲电压，当这个反向电压加于TVS的两极间时它处于反向关断状态，流 过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID最小击穿电压VBR和击穿电流IRVBR是TVS最小的击穿电压在25°C时， 低于这个电压TVS是不会发生雪崩的当TVS流过规定的1mA电流(IR)时，加 于TVS两极的电压为其最小击穿电压VBR按TVS的VBR与标准值的离散程 度，可把VBR分为5%和10%两种对于5%的VBR来说，VWM=0.85VBR； 对于 10% 的 VBR 来说，VWM=0.81VBR图1 TVS电压一电流特性UIrriA图2 TVS电压(电流)时间特性*最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP当持续时间为20mS的脉冲峰值电 流IPP流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压为VCVC、IPP反映了 TVS 的浪涌抑制能力VC与VBR之比称为箝位因子，一般在1.2〜1.4之间电容量C电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz频率下测 得的C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰减因此，C 是数据接口电路选用TVS的重要参数。
最大峰值脉冲功耗PMPM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值在给定 的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗 PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大另外，峰值脉冲功耗 还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关而且，TVS所能承受的瞬态脉冲是不 重复的，器件规定的脉冲重复频率（持续时间与间歇时间之比）为0.01%如果电 路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，有可能损坏TVS箝位时间TCTC是从零到最小击穿电压VBR的时间对单极性TVS小于 1x10-12s；对双极性 TVS 小于 10x10-12sTVS的分类TVS器件按极性可分为单极性和双极性两种；按用途可分为通用型和专用型；按 封装和内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列、贴片式和大功率 模块等轴向引线的产品峰值功率可以达到400W、500W、600W、1500W和 5000W其中大功率的产品主要用在电源馈线上，低功率产品主要用在高密度安 装的场合对于高密度安装的场合还可以选择双列直插和表面贴装的封装形式 4TVS的选用*确定被保护电路的最大直流或连续工作电压，电路的额定标准电压和最大可承 受电压。
TVS的额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作 电压若选用的VWM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的 正常工作TVS的最大反向箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功率PM必须大于被保护电路 可能出现的峰值脉冲功率在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬 态浪涌电流一般TVS的最大峰值脉冲功率是以10/1000ms的非重复脉冲给出 的，而实际的脉冲宽度是由脉冲源决定的，当脉冲宽度不同时其峰值功率也不 同如某600WTVS，对1000ms脉宽最大吸收功率为600W，但是对50ms脉宽 吸收功率就可达到2100W，而对10ms的脉宽最大吸收功率就只有200W 了而 且吸收功率还和脉冲波形有关：如果是半个正弦波形式的脉冲，吸收功率就要减 到75%，若是方波形式的脉冲，吸收功率就要减到66%平均稳态功率的匹配对于需要承受有规律的、短暂的脉冲群冲击的TVS，如应 用在继电器、功率开关或电机控制等场合，有必要引入平均稳态功率的概念举 例说明，在一功率开关电路中会产生120Hz，宽度为4ms，峰值电流为25A的脉 冲群。
选用的TVS可以将单个脉冲的电压箝位到11.2V此中平均稳态功率的计 算为：脉冲时间间隔等于频率的倒数1/120=0.0083s，峰值吸收功率是箝位电压与 脉冲电流的乘积11.2Vx25A=280W，平均功率则为峰值功率与脉冲宽度对脉冲间 隔比值的乘积，即280x（0.000004S/0.0083S）=0.134W也就是说，选用的TVS平 均稳态功率必须大于0.134W对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件根据用途选用TVS的极性及封装结构交流电路选用双极性TVS较为合理；多 线保护选用TVS阵列更为有利温度考虑瞬态电压抑制器可以在一55°C〜+150°C之间工作如果需要TVS在一 个变化的温度下工作，由于其反向漏电流ID是随温度增加而增大；功耗随TVS 结温增加而下降，从+ 25C到+ 175C，大约线性下降50% ；击穿电压VBR随温 度的增加按一定的系数增加因此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其 特性的影响TVS管在使用中应注意的事项对瞬变电压的吸收功率（峰值）与瞬变电压脉冲宽度间的关系手册给的只是特定 脉宽下的吸收功率（峰值），而实际线路中的脉冲宽度则变化莫测，事前要有估 计。
对宽脉冲应降额使用对小电流负载的保护，可有意识地路中增加限流 电阻，只要限流电阻的阻值适当，不会影响线路的正常工作，但限流电阻对干扰所产生的电流却会大大减小这就有可能 选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载线路进行保护对重复出现的瞬变电压的抑制，尤其值得注意的是TVS管的稳态平均功率是否在 安全范围之内降额使用作为半导体器件的TVS管，要注意环境温度升高时的降额使用问题特别要注 意TVS管的引线长短，以及它与被保护线路的相对距离当没有合适电压的 TVS管供采用时，允许用多个TVS管串联使用串联管的最大电流决定于所采 用管中电流吸收能力最小的一个而峰值吸收功率等于这个电流与串联管电压之 和的乘积TVS管的结电容是影响它在高速线路中使用的关键因素，在这种情况下，一般用 一个TVS管与一个快恢复二极管以背对背的方式连接，由于快恢复二极管有较小 的结电容，因而二者串联的等效电容也较小，可满足高频使用的要求结语各种电子系统及通信网络等，经常会受到外来的电磁干扰，这些干扰主要来自电 源线路的暂态过程、雷击闪电、以及宇宙射电等这些干扰会使得系统动作失误 甚至硬件损坏对这些问题，要做好全面的预防保护措施，设计选用合适的硅瞬 变吸收二极管是解决瞬态干扰的良好方案。
但随着电子工业界探索更多地提高效 率和增加功能、集成度不断提高的电子产品，设计提供完整的电路保护解决方 案，将形成电路保护技术的又一次革命压敏电阻器VSRMOV金属氧化压敏电阻（metal-oxide varistor ）Varistor压敏电阻简称VSR压敏电阻器简称VSR，是一种对电压敏感的非线性过电压保护半导体元件它在 电路中用文字符号“RV”或“R”表示，图1-21是其电路图形符号/1-21 氏峨电阻器 的电路图形符号（一） 压敏电阻器的种类压敏电阻器可以按结构、制造过程、使用材料和伏安特性分类1. 按结构分类压敏电阻器按其结构可分为结型压敏电阻器、体型压敏电阻器、 单颗粒层压敏电阻器和薄膜压敏电阻器等结型压敏电阻器是因为电阻体与金属电极之间的特殊接触，才具有了非线性特 性，而体型压敏电阻器的非线性是由电阻体本身的半导体性质决定的2. 按使用材料分类压敏电阻器按其使用材料的不同可分为氧化锌压敏电阻器、 碳化硅压敏电阻器、金属氧化物压敏电阻器、错（硅）压敏电阻器、钛酸钡压敏 电阻器等多种3. 按其伏安特性分类压敏电阻器按其伏安特性可分为对称型压敏电阻器（无极 性）和非对称型压敏电阻器（有极性）。
二） 压敏电阻器的结构特性与作用1. 压敏电阻器的结构特性压敏电阻器与普通电阻器不同，它是根据半导体材料 的非线性特性制成的图1-22是压敏电阻器忍气吞声外形，其内部结构如图1-23所示图I找压岫电陌31外股引城Hl界层R1 1 23压敏电阻器的内部结构普通电阻器遵守欧姆定律，而压敏电阻器的电压与电流则呈特殊的非线性关系 当压敏电阻器两端所加电压低于标称额定电压值时，压敏电阻器的电阻值接近无 穷大，内部几乎无电流流过当压敏电阻器两端电压略高于标称额定电压时，压 敏电阻器将迅速击穿导通，并由高阻状态变为低阻状态，工作电流也急剧增大 当其两端电压低于标称额定电压时，压敏电阻器又能恢复为高阻状态当压敏电 阻器两端电压超过其最限制电压时，压敏电阻器将完全击穿损坏，无法再自行恢 复2. 压敏电阻器的作用与应用压敏电阻器广泛地应用在家用电器及其它电子产品 中，起过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭孤、消 噪、保护半导体元器件等作用图1-24是压敏电阻器的典型应用电路图1-24压敬电阻器的典型应用电路（三）压敏电阻器的主要参数压敏电阻器的主要参数有标称电压、电压比、最大控制电压、残压比、通流容 量、漏电流、电压温度系数、电流温度系数、电压非线性系数、绝缘电阻、静态 电容等。
1. 标称电压标称电压是指通过1mA直流电流时，压敏电阻器两端的电压值2. 电压比电压比是指压敏电阻器的电流为1mA时产生的电压。