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TVS二極管有哪些常見類型？
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TVS二極管（瞬態電壓抑制二極管）通過快速箝位過壓保護電路，其類型劃分需結合封裝形式、功率等級、極性、電壓特性及特殊應用需求。以下為系統化分類及典型應用場景分析：
一、按封裝形式分類
| 封裝類型 | 特點 | 典型應用 |
|---|---|---|
| SMA/DO-214AC | 貼片封裝，尺寸緊湊（2.1×1.25mm），功率400W | 消費電子（手機、平板）、便攜設備接口（USB/HDMI）、通信模塊 |
| SMB/DO-214AA | 貼片封裝，功率600W，散熱性能優于SMA | 工業電源、汽車電子（車燈控制器、傳感器）、服務器電源 |
| SMC/DO-214AB | 貼片封裝，功率1500W，適合高密度布局 | 光伏逆變器、充電樁、工業驅動器 |
| P-600/DO-201 | 直插封裝，功率5000W，機械強度高 | 電力設備（斷路器）、軌道交通、大型電機控制器 |
| DFN/QFN | 超小型貼片封裝（0.6×0.3mm），寄生電容<0.3pF | 高速信號接口（10Gbps以太網、PCIe 5.0）、毫米波雷達 |
| MELF | 圓柱形貼片封裝，低電感特性（<0.5nH） | 射頻電路、精密測量儀器、醫療設備 |
二、按功率等級分類
| 功率等級 | 典型型號 | 應用場景 |
|---|---|---|
| 低功率 | PESD1CAN | CAN總線防護（箝位電壓24V，電容3pF） |
| 中功率 | SMAJ5.0CA | 5V電源接口（峰值功率400W，響應時間<1ps） |
| 高功率 | 5KP6.8CA | 工業電源浪涌防護（峰值功率5000W，IEC 61000-4-5 8/20μs測試通過） |
| 超高功率 | 30KP12CA | 電力系統防雷（峰值功率30kW，箝位電壓18V@10kA） |
三、按極性分類
| 極性類型 | 結構特點 | 典型應用 |
|---|---|---|
| 單向 | 僅對正向過壓箝位，反向截止 | 直流電源輸入端（如筆記本電源適配器）、MOSFET柵極保護 |
| 雙向 | 正負雙向對稱箝位，無極性限制 | 交流電源接口、數據總線（如RS-485）、無極性電池接口 |
| 陣列型 | 多管集成于同一封裝（如2通道、4通道），寄生參數一致 | 差分信號線（如USB 3.0）、多路傳感器接口 |
四、按電壓特性分類
| 電壓類型 | 特點 | 典型應用 |
|---|---|---|
| 標準電壓 | 截止電壓（VRWM）覆蓋5V~440V，步進1V | 通用電子設備（如5V/12V/24V電源） |
| 低電容型 | 電容<1pF，適用于高速信號（如HDMI 2.1的48Gbps） | 高速數據接口、5G基站射頻模塊 |
| 低漏流型 | 漏電流<0.1μA，適合高阻抗電路（如ADC輸入端） | 醫療監護儀、精密測量儀表 |
| 可調電壓型 | 通過外部電阻分壓調整箝位電壓（如TPD2E007） | 定制化電路保護（如柔性PCB接口） |
五、按特殊應用分類
| 應用類型 | 關鍵參數 | 典型型號 |
|---|---|---|
| 汽車級 | 符合AEC-Q101標準，工作溫度-55℃~+150℃，抗硫化 | SM8S系列（如SM8S36A，用于汽車ECU） |
| 醫療級 | 滿足IEC 60601標準，低漏電流<0.1μA，高MTBF（>100萬小時） | SMBJ5.0CA-M（醫療認證版本） |
| 大電流型 | 峰值脈沖電流>100A（8/20μs波形），如5KP系列 | 充電樁直流母線保護（5KP33A，承受33V箝位電壓@100A沖擊） |
| 復合防護型 | 集成TVS+GDT（氣體放電管）或TVS+MOV（壓敏電阻），實現多級防護 | SP3012-06UTG（TVS+GDT，用于以太網POE供電） |
六、選型關鍵步驟
確定保護電壓：
VRWM ≥ 電路最大工作電壓的1.1倍
VC ≤ 被保護元件的擊穿電壓（如5V邏輯芯片需VC<5.5V）
計算功率需求：
瞬態能量E=0.5×L×I2（L為負載電感，I為電流變化量）
選擇PPP（峰值脈沖功率）≥E的TVS
匹配封裝與熱阻：
貼片封裝需考慮PCB散熱能力（θJA≤60℃/W為佳）
高溫環境優先選DFN或MELF封裝
驗證寄生參數：
高速信號需測試TVS電容對信號的影響（如HDMI 2.1要求電容<0.3pF）
七、典型應用案例
汽車電子：
問題：車載攝像頭在發動機啟動時因電源波動損壞
方案：在12V電源輸入端并聯SMAJ15CA（雙向），承受ISO 7637-2拋負載測試（87V/400ms），箝位電壓<24V
工業機器人：
問題：伺服電機反電動勢導致驅動器頻繁故障
方案：在電機三相線與地間跨接SMCJ30CA（單向），箝位電壓45V@100A沖擊
5G基站：
問題：毫米波射頻模塊因ESD損壞
方案：在天線接口處集成ESD5Z5.0T1（DFN封裝，電容0.2pF），通過IEC 61000-4-2 ±8kV測試
總結：TVS二極管的分類需綜合封裝、功率、極性、電壓及特殊需求，其選型需嚴格匹配電路參數。通過明確應用場景的核心需求（如高頻、高壓、高精度），結合具體參數對比，可實現95%以上的瞬態過壓防護成功率。
責任編輯：Pan
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