Was ist eine transiente Spannungsunterdrückungsdiode?
Eine transiente Spannungsunterdrückungsdiode, auch TVS genannt, ist ein elektrisches Gerät, das Spannungsspitzen von einem Stromkreis ableitet oder ableitet, um ihn zu schützen. Elektronische Bauteile mit TVS-Dioden sind auch zum Schutz von Schaltkreisen vor elektrostatischer Entladung (ESD) nützlich. Eine elektrostatische Entladung tritt auf, wenn eine Person mit einem Stromkreis, der ein anderes elektrisches Potential hat, in Berührung kommt oder dies annähernd tut und empfindliche elektrische Komponenten zerstören oder beschädigen kann. Aus diesem Grund müssen Computerhardware und andere wertvolle Elektronik die ESD-Prüfung bestehen, um einer gewissen elektrostatischen Entladung standhalten zu können, bevor sie verkauft werden können. Die transiente Spannungsunterdrückungsdiode ist ein wichtiger Bestandteil dieses Schutzschemas.
In TVS-Anwendungen werden häufig zwei gängige Arten von Schaltkreisschutzdioden verwendet. Sie sind die Silizium-Lawinendiode (SAD) und die Zenerdiode. Wenn die Spannung in einem Stromkreis einen Durchschlagspegel überschreitet, während sie eine TVS-Diode erreicht, leitet die Diode die Spannung in umgekehrter Richtung zurück. Sowohl die SAD- als auch die Zenerdiode arbeiten auf diese Weise. Wo sie sich unterscheiden, sind die Temperaturänderungen, die sie in der Umkehrspannung erfahren, was in Schaltkreisen wichtig sein kann, in denen der Zeitpunkt von Temperaturschwankungen kritisch ist. Zenerdioden sehen einen Temperaturanstieg, wenn der Spannungswiderstand abnimmt, und SADs einen Temperaturanstieg, wenn der Spannungswiderstand zunimmt.
Die in empfindlichen Schaltkreisen wie Kameras, Mobiltelefonen und tragbaren Computergeräten am häufigsten verwendete Diode zur Unterdrückung transienter Spannungen ist das SAD-Design. Sie sind in der Schaltung in entgegengesetzter Richtung in Reihe geschaltet, damit sie sowohl gegen positive als auch negative Spannungsstöße schützen können. Typischerweise bieten sie eine Sperrspannung, bei der sie fünf Volt aktivieren, und eine Durchbruchspannung, bei der sie den Strom von 10 Volt wegleiten, beide in Gleichstrom (DC).
Da eine transiente Spannungsunterdrückungsdiode den Spannungsspitzenwiderstand in Wärme umwandelt, bestimmt ihre physikalische Größe, wie viel Spannung sie unterdrücken kann. Eine kleine transiente Spannungsunterdrückungsdiode kann durch eine Spannungsspitze zerstört werden und die Schaltung funktionsfähig und dennoch ungeschützt lassen. Größere mögliche Spannungsspitzen erfordern daher größere TVS-Komponenten.
Die TVS-Diode muss auch in dem Stromkreis platziert werden, in den das Signal oder der elektrische Strom zuerst eintritt, da sie sonst die Elemente des Stromkreises vor seiner Position nicht schützt. Eine weitere Funktion einer TVS-Diode besteht darin, dass sie bei einer sogenannten Klemmspannung eingreift. Dies ist die maximale Spannung, die durchgelassen werden kann. Dieser Spannungspegel liegt unter der Spitzenspannung, mit der die Schaltung ohne Beschädigung umgehen kann, und bietet einen zusätzlichen Sicherheitsspielraum beim Schutz der Schaltung.