Co to jest dioda tłumiąca napięcie przejściowe?

Dioda tłumienia napięcia przejściowego, znana również jako TVS, jest urządzeniem elektrycznym zaprojektowanym do bocznikowania lub kierowania skoków napięcia z obwodu w celu jego ochrony. Elementy elektroniczne diody TVS są również przydatne do ochrony obwodów przed wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD). Wyładowanie elektrostatyczne występuje, gdy ktoś kontaktuje się fizycznie lub prawie tak samo z obwodem o innym potencjale elektrycznym i może zniszczyć lub uszkodzić wrażliwe elementy elektryczne. Z tego powodu sprzęt komputerowy i inna cenna elektronika muszą przejść testy ESD, aby mogły wytrzymać pewien poziom wyładowań elektrostatycznych przed ich sprzedażą. Dioda tłumienia napięcia przejściowego jest ważną częścią tego schematu ochrony.

W aplikacjach TVS często stosuje się dwa popularne typy diod zabezpieczających obwody. Są to dioda lawinowo-krzemowa (SAD) i dioda Zenera. Kiedy napięcie w obwodzie przekracza poziom przebicia, gdy dociera do diody TVS, dioda przewodzi napięcie z powrotem w odwrotnym kierunku. Zarówno diody SAD, jak i Zenera działają w ten sposób. Różnią się one zmianami temperatury, które podlegają napięciu wstecznemu, co może być ważne w obwodach, w których czas wahań temperatury ma kluczowe znaczenie. Diody Zenera widzą wzrost temperatury wraz ze spadkiem rezystancji napięcia, a SAD mają wzrost temperatury wraz ze wzrostem rezystancji napięcia.

Dioda tłumienia napięcia przejściowego najczęściej stosowana w obwodach wrażliwych, takich jak aparaty fotograficzne, telefony komórkowe i podręczne urządzenia komputerowe, ma konstrukcję SAD. Są one połączone szeregowo w przeciwnych kierunkach, dzięki czemu mogą chronić zarówno przed dodatnimi, jak i ujemnymi skokami napięcia. Zazwyczaj oferują one odwrotne napięcie odstające, w którym aktywują pięć woltów, oraz napięcie przebicia, w którym bocznikują prąd z obwodu 10 woltów, oba w prądzie stałym (DC).

Ponieważ dioda tłumiąca przejściowe napięcie przekształca rezystancję skokową napięcia w ciepło, jego rozmiar fizyczny określa, ile napięcia może on tłumić. Mała przejściowa dioda tłumiąca napięcie mogłaby zostać zniszczona przez skok napięcia szczytowego i nadal pozostawić obwód funkcjonalny, ale niezabezpieczony. Większe potencjalne skoki napięcia wymagają zatem większych komponentów TVS.

Dioda TVS musi być również umieszczona w obwodzie, w którym najpierw wchodzi sygnał lub prąd elektryczny, w przeciwnym razie nie ochroniłby elementów obwodu przed jego położeniem. Kolejną funkcją diody TVS jest to, że włącza się ona przy tak zwanym napięciu zaciskowym, czyli maksymalnym napięciu, jakie pozwoli na przejście. Ten poziom napięcia jest niższy od napięcia szczytowego, które obwód jest w stanie poradzić sobie bez uszkodzenia, i oferuje dodatkowy margines bezpieczeństwa w ochronie obwodu.