在當代電子設備設計領域，電路保護是不可忽視的關鍵環節。隨著電子元件的復雜性與敏感性日益攀升，如何有效防御電壓尖峰的侵襲，成為設計者亟待解決的難題。TVS（瞬態電壓抑制器）二極管憑借其獨特優勢，在電路保護領域脫穎而出，為應對這一挑戰提供了有力武器。
一、TVS 二極管工作原理剖析
TVS 二極管專為吸收高能量瞬態電壓而設計，其工作原理源于非線性電壓 - 電流特性。當電路中電壓上升至 TVS 二極管擊穿電壓時，二極管瞬間導通，將過高電壓迅速鉗制于安全區間，避免后續電路受損。
TVS 二極管的額定反向工作電壓（VRM）需高于被保護電路正常工作電壓，以防止誤動作。一旦電壓超出擊穿電壓，二極管即刻導通，引導多余電壓流向地線，為電路構筑堅實防護屏障。
二、擊穿電壓被超出的后果
擊穿電壓是 TVS 二極管的關鍵性能指標，標志著二極管啟動電壓抑制功能的臨界點。當電壓突變超出設計參數，尤其是擊穿電壓時，會引發諸多不良后果。
（一）二極管損壞風險
過高電壓致使 TVS 二極管承受巨大功率密度。正常情況下，二極管可將能量轉化為熱能散逸，但若電壓持續超出設計擊穿電壓或浪涌持續時間過長，二極管可能因過熱而損壞，甚至短路，致使電路保護功能失效。
（二）電路保護失效
當電壓持續高于擊穿電壓，二極管可能無法有效限制電壓尖峰，降低電路保護能力。此時，電路中的敏感元件（如微處理器、存儲器、傳感器等）易被燒毀，尤其在電壓瞬變嚴重、電力供應不穩定或電氣噪聲較大的環境里，這一問題危害更甚。
（三）二極管“過度響應”現象
若擊穿電壓設定過低，而電路工作電壓接近或超過此值，二極管會頻繁工作。這種過度響應既損害電路本身，又加速二極管老化，縮減使用壽命。頻繁浪涌電壓會促使二極管內部材料退化，最終致其失效。
三、規避超出擊穿電壓的策略
為確保 TVS 二極管正常工作，可采取以下措施：
（一）精準選擇 TVS 二極管規格
選型時，務必保證擊穿電壓高于被保護電路最高正常工作電壓，并依據電壓浪涌幅度與持續時間，合理選擇擊穿電壓和鉗位電壓。
（二）全面了解電路工作環境
深入分析電路，預估可能出現的電壓尖峰峰值。在易受干擾的電力系統、電氣設備、通信網絡等環境，應選用更強勁的 TVS 二極管應對高電壓浪涌。
（三）優化電路保護設計
除 TVS 二極管外還可，搭配氣體放電管（GDT）、瞬態電壓抑制器（MOV）等其他保護元件，構建多重保護系統。如此一來，能分擔電壓浪涌，減輕 TVS 二極管負擔，延長其使用壽命。
四、結語
TVS 二極管作為電路保護關鍵元件，在抵御電壓浪涌損害方面至關重要。但一旦超出設計擊穿電壓，便可能引發二極管損壞、電路保護失效等問題。因此，在電路保護系統設計中，需精準選型，合理匹配電路工作電壓，確保電壓浪涌處于可承受范圍，保障電子設備安全穩定運行，延長其使用壽命。
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