TVS（Transient Voltage Suppression）瞬態電壓抑制二極管是一種用于保護電子電路免受瞬態電壓（如雷擊、靜電放電等）干擾的器件。它能夠在電壓瞬間超出正常工作范圍時，迅速將過高的電壓吸收并消耗掉，從而保護電路中的其他敏感元件不受損壞。
一、TVS二極管的工作原理
TVS二極管的基本原理是當電壓超過其特定的觸發電壓時，TVS二極管會迅速導通，短路瞬間產生的高電壓，使電壓在瞬間得到抑制，防止電路元件受到過高電壓的損害。當電壓恢復到安全范圍時，TVS二極管的導通狀態會迅速恢復到非導通狀態。
工作原理的關鍵點：
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正常工作狀態： 在電路中，TVS二極管兩端的電壓通常低于其擊穿電壓（俗稱“鉗位電壓”），此時TVS二極管不起作用。此時，TVS二極管相當于一個開路，不影響正常信號傳輸。
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瞬態電壓事件： 當電路出現瞬態過電壓（例如雷擊、靜電放電或開關噪聲等），電壓瞬間超過TVS二極管的擊穿電壓，TVS二極管迅速進入導通狀態，將過高的電壓通過自身的低電阻路徑導走，降低電路兩端的電壓至安全值。
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恢復到正常狀態： 瞬態電壓消失后，TVS二極管恢復到非導通狀態，不再影響電路。
二、TVS二極管的特性
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擊穿電壓（Clamping Voltage）： 擊穿電壓是指TVS二極管開始導電的電壓值，一般略高于其工作電壓。當瞬態電壓超過此電壓時，TVS二極管將導通，將過電壓抑制到可接受的水平。
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反向擊穿電壓（Breakdown Voltage）： 這是TVS二極管在沒有產生故障時，承受的電壓。通常在此電壓下，二極管不會導通，但電壓會稍微偏離其正常工作電壓。
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反向電流（Reverse Leakage Current）： 在工作電壓范圍內，TVS二極管的反向電流應該非常小，通常是微安級別。這表示TVS二極管幾乎不消耗電流，不會對正常電路產生影響。
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響應時間： TVS二極管的響應時間非常短，通常是納秒級別，能夠迅速抑制瞬態過電壓，防止其對電路產生危害。
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鉗位電壓（Clamping Voltage）： 鉗位電壓是指TVS二極管在抑制瞬態電壓時，能夠保持的電壓。鉗位電壓決定了電路在受到過電壓時保護的效果。
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能量吸收能力（Energy Absorption Capability）： TVS二極管有一定的能量吸收能力，能夠在短時間內吸收瞬態電壓所產生的能量。通常以焦耳（J）為單位來衡量，能量越大，TVS二極管的保護能力越強。
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瞬態電流能力： TVS二極管的瞬態電流能力表示其能夠承受的瞬時電流。一般情況下，瞬態電流能力需要高于瞬態電壓產生的電流。
三、TVS二極管的分類
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單向TVS二極管（Unidirectional TVS Diode）： 單向TVS二極管通常用于直流電路或具有單一電壓極性的交流電路中，保護電路不受負向電壓的影響。它只能有效抑制正向過電壓。
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雙向TVS二極管（Bidirectional TVS Diode）： 雙向TVS二極管適用于交流電路或雙極性電壓的直流電路中。它能夠同時抑制正向和負向的瞬態電壓，提供雙向的保護。
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表面貼裝TVS二極管（SMD TVS Diode）： 這種TVS二極管適用于表面貼裝（SMT）技術的電路。它在空間受限的應用中非常有用。
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傳統引腳型TVS二極管（Through-Hole TVS Diode）： 適用于通孔（THT）安裝技術的電路，一般用于對電流和能量有較高需求的場合。
四、TVS二極管的應用
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通信設備保護： 通信設備通常會受到雷擊、靜電放電、開關噪聲等瞬態電壓的影響。TVS二極管可以用于保護通信端口、調制解調器、路由器等設備，防止這些設備受損。
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汽車電子： 在汽車電子系統中，TVS二極管可用于保護傳感器、ECU（電子控制單元）等部件免受高電壓的損壞。汽車的電路系統經常面臨電氣噪聲、雷擊等瞬態電壓的挑戰。
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消費電子設備： 電視、音響、計算機等消費電子設備中的數據接口（如USB、HDMI）常常面臨靜電放電（ESD）的威脅，TVS二極管可以有效防護。
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電力系統與工業控制： 電力系統和工業控制系統中的瞬態電壓可能會引起設備損壞或數據丟失。TVS二極管可以應用于變電站、自動化設備等高電壓環境下，確保設備的長期可靠性。
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LED照明與電源設備： 在LED照明或電源管理系統中，TVS二極管可以保護電源電路免受過電壓和瞬態電流的影響，延長電路壽命。
五、TVS二極管的選擇和注意事項
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選擇合適的擊穿電壓： 選擇TVS二極管時，需要根據電路的工作電壓來確定其擊穿電壓。擊穿電壓應稍高于電路的工作電壓，但不能過高，否則無法有效保護電路。
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考慮瞬態電壓的幅度與能量： 根據電路中可能出現的瞬態電壓幅度和持續時間來選擇具有足夠能量吸收能力和瞬態電流能力的TVS二極管。
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匹配電流和電壓特性： 在選擇TVS二極管時，要確保其電流承載能力和電壓特性能夠匹配電路中的工作條件。
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