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TVS 二極體是什麼?

Littelfuse® 暫態電壓抑制器

Littelfuse 的 TVS 二極體能針對半導體元件提供高壓暫態保護。 這些元件的 P-N 接面具有比一般二極體更大的截面，因此能將較大電流傳導到接地而不會受損。 Littelfuse 推出的 TVS 二極體，峰值額定功率介於 200 W 至 15 kW，逆向標準工作電壓介於 5 V 至 495 V。

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TVS 二極體是什麼？有何優勢？ TVS 二極體的定義如下。

TVS 二極體屬於電子元件，其設計能針對敏感電子產品提供高壓暫態保護。 相較於大多數其他類型的電路保護元件，TVS 二極體對過壓事件的反應更快，並且提供多種表面黏著式與通孔式電路板安裝選項。

本元件的工作原理是採用截面積比一般二極體更大的 P-N 接面，並且將電壓限制在特定位準 (稱為「箝位」元件)，因此 TVS 二極體就可將大電流傳導至接地而不會受損。

TVS 二極體通常用來避免電氣超載的情況，例如雷擊、電感負載切換所引起的電氣超載，以及傳輸或數據線路與電路相關的靜電放電 (ESD)。

即使 Littelfuse 的 TVS 二極體適用於多種電路保護應用，但其主要設計是用來保護電信和工業設備、電腦以及消費性電子產品中的 I/O 介面。

Littlefuse 的 TVS 二極體特性包括：

  • 低增量突波耐受
  • 提供單向與雙向極性
  • 逆向標準工作電壓範圍介於 5 V 至 512 V
  • 符合 RoHS 指令 – 霧面錫無鉛電鍍
  • 表面黏著式功率額定值介於 200 W 至 5,000 W
  • 軸向引線功率額定值介於 400 W 至 30,000 W (30 kW)
  • 提供 3 kA 至 10 kA 的高電源電流保護
  • 特定系列通過 AEC 認證

如需進一步瞭解其他暫態抑制技術及其優勢，請參閱 Littelfuse 的應用說明 AN9768。

與其他二極體技術的比較：

二極體類別應用備註
傳統二極體、整流器電源控制有助於「導引」高電流；AC 轉換至 DC。通常搭配 TO-220 等大型封裝。
齊納二極體電源控制有助於對電源供應器的 DC 電壓進行調節。 通常搭配中大型封裝 (軸向、TO-220)。
矽突崩式二極體 (SAD)、暫態電壓抑制器 (TVS)過壓保護有助於在雷擊突波或是電氣電路機械切換所導致的電壓瞬變 (EFT) 等高能量事件中保護電路。通常搭配中型封裝 (軸向、DO-214)。
二極體陣列過壓保護二極體陣列在廣義上隸屬於矽保護陣列 (SPA)，專門提供 ESD 保護。 通常搭配小型的表面黏著式封裝 (SOIC-8、SOT-23、SC-70 等)。
肖特基二極體電源控制有助於提供切換式電源供應器所需的高頻 (HF) 整流。
變容二極體RF 微調目前唯一運用接面電容量特性優異的二極體應用。

依操作特性比較：

二極體類別逆向崩潰電壓
(VBR、VZ)		電容量 (CJ)備註
傳統二極體、整流器800-1500V非常高AC 至 DC 電源轉換
齊納二極體高達 100 V中至高DC 電源穩壓
矽突崩式二極體 (SAD)高達 600 V中雷擊突波與電壓暫態保護
二極體陣列高達 50 V低 (< 50 pF)高頻數據電路的 ESD 保護

依元件構造比較：

肖特基二極體是由金屬和半導體兩者的接合面所構成。此二極體可透過絕大多數載體進行電氣傳導，並具有快速響應能力以及較低的漏電流與順向偏壓 (VF)。 肖特基二極體廣泛應用於高頻電路。

齊納二極體由高摻雜的 P-N 半導體接面構成。 有兩種物理效應可稱為齊納狀態：齊納效應與突崩效應。 當低逆向電壓施加於透過量子效應進行傳導的 P-N 接面時，就會發生齊納效應。 施加於 P-N 接面的逆向電壓超過 5.5 V 時，產生的電子電洞對與晶格相碰撞，就會發生突崩效應。 齊納二極體以齊納效應為基礎，廣泛應用在電子電路中，當作電壓參考來源。

TVS 二極體係由專為提供突波保護所設計的 P-N 半導體接面所構成。 P-N 接面通常具有塗層，能在非傳導狀態期間，預防過早電壓發弧。 發生暫態電壓事件時，TVS 二極體會利用突崩效應進行傳導，藉此箝制暫態電壓。 TVS 二極體廣泛應用在電信、一般電子產品、消費性數位產品中，當作過壓電路保護元件，提供雷擊、ESD 和其他電壓暫態保護。

SPA 代表矽保護陣列 (Silicon Protection Array)。 此二極體陣列將整合式 P-N 接面、SCR 或其他矽保護結構封裝在多引腳結構中。 SPA 能當作 ESD、雷擊與 EFT 保護的整合式解決方案，適合電信、一般電子產品和消費性數位產品等需要多重保護的領域。 例如，可用於 HDMI、USB 和乙太網路埠，提供 ESD 保護。

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表面黏著式 – 標準和汽車 (AEC-Q) 應用 (200-600 W)
系列新款 SMF3.3SMFSMAJ新款 SMF4L新款 TPSMF4L
(AEC-Q101)		P4SMA
照片SMF3.3SMFSMAJSMF4LTPSMF4P4SMA
封裝類型SOD-123FLSOD-123DO-214ACSOD-123FLSOD-123FLDO-214AC
逆向
標準工作
電壓		3.35.0-545.0-4405.0-855.0-855.8.495
峰值脈衝
功率範圍		200 W200 W400 W400 W400 W500 W
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系列SACBTPSMA6L
(AEC-Q101)		SMA6LTPSMB
(AEC-Q101)		SMBJP6SMB
照片SACBTPSMA6LSMA6LTPSMBSMBJP6SMB
封裝類型DO-214AADO-221ACDO-221ACDO-214AADO-214AADO-214AA
逆向
標準工作
電壓		5.0-505.0-855.0-8511.10-77.85.0-4405.8-495
峰值脈衝
功率範圍		500 W600 W600 W600 W600 W600 W
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表面黏著式 – 標準和汽車 (AEC-Q) 應用 (1000-5000 W)
系列1KSMBSMCJTPSMC
AEC-Q101		1.5SMCTPSMD
AEC-Q101		SMDJ5.0SMDJ
照片1KSMBSMCJTPSMC1.5SMCTPSMDSMDJ5.0SMDJ
封裝類型DO-214AADO-214ABDO-214ABDO-214ABDO-214ABDO-214ABDO-214AB
逆向
標準工作
電壓		5.8-1365.0-44010.2 – 77.85.8-49210.0-435.0-17012-170
單向
12-45
雙向
峰值脈衝
功率範圍		1,000 W1,500 W1,500 W1,500 W3,000 W3,000 W5,000 W
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軸向引線式 – 標準和汽車 (AEC-Q) 應用 (400-5000 W)
系列P4KESASACP6KETP6KE
(AEC-Q101)
照片P4KESASACP6KETP6KE
封裝類型DO-41DO-15DO-15DO-15DO-204AC
逆向標準工作
電壓		5.8-4955.0-1805.0-505.8-51211.1 – 77.8
峰值脈衝
功率範圍		500 W500 W500 W600 W600 W
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系列1.5KE新款 TP1.5KE
(AEC-Q101)		LCE3KP5KP新款 TP5KP
(AEC-Q101)
照片1.5KETP1.5KELCE3KP5KP TP5KP
封裝類型DO-201DO-201DO-201P600P600P600
逆向標準工作
電壓		5.8-49510.2-40.26.5-905.0-2205.0-250’11-60
峰值脈衝
功率範圍		1,500 W1,500 W1,500 W3,000 W5,000 W5,000 W
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高功率和汽車 (AEC-Q)
系列SLD新款 SLD8S
(AEC-Q101)		15KPA20KPA30KPA
照片SLDSLD8S15KPA20KPA30KPA
封裝類型P600SMTO-263P600P600P600
逆向標準工作
電壓		10-2412-5717-28020.0-30028.0-288
峰值脈衝
功率範圍		5,000 W7,000 W15,000 W20,000 W30,000 W
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系列LTKAK6LTKAK10AK3AK6AK10AK15
照片LTKAK6LTKAK10AK3AK6AK10AK15
封裝類型SMTO-218SMTO-218徑向引線式徑向引線式徑向引線式徑向引線式
逆向標準工作
電壓		58-7658-7630-43058-43058-43058-430
峰值脈衝電流
(8/20 us)		6,000 kA10,000 kA3,000 kA6,000 kA10,000 kA15,000 kA