在電子設(shè)備的保護(hù)領(lǐng)域，雙向 TVS 管(瞬態(tài)電壓抑制二極管)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，能有效抵御瞬態(tài)過電壓對(duì)電路的損害。雙向 TVS 管根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，可分為共陰和共陽兩種類型，它們?cè)谥T多方面存在顯著差異。深入了解這些區(qū)別，對(duì)于電子工程師在電路設(shè)計(jì)中準(zhǔn)確選型、合理應(yīng)用雙向 TVS 管，提高電路的可靠性和穩(wěn)定性具有重要意義。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異

共陰雙向 TVS 管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)背對(duì)背的二極管組成，且這兩個(gè)二極管的陰極連接在一起形成公共陰極。這種結(jié)構(gòu)使得在面對(duì)不同極性的瞬態(tài)電壓時(shí)，兩個(gè)二極管能協(xié)同工作，對(duì)電路起到保護(hù)作用。例如，當(dāng)電路中出現(xiàn)正向瞬態(tài)過電壓時(shí)，其中一個(gè)二極管導(dǎo)通，將電流導(dǎo)向公共陰極，把過高的電壓鉗位在一個(gè)安全范圍內(nèi);當(dāng)出現(xiàn)反向瞬態(tài)過電壓時(shí)，另一個(gè)二極管發(fā)揮同樣的導(dǎo)通、泄流和鉗位作用。

共陽雙向 TVS 管則是兩個(gè)背對(duì)背的二極管陽極連接在一起，形成公共陽極。其電路符號(hào)與共陰雙向 TVS 管明顯不同，公共陽極同樣有相應(yīng)標(biāo)識(shí)。在正常工作電壓下，共陽雙向 TVS 管處于高阻態(tài)，如同開路，對(duì)電路的正常運(yùn)行沒有影響。當(dāng)正向瞬態(tài)過電壓來臨，與共陰雙向 TVS 管不同，基于其陽極相連的結(jié)構(gòu)，此時(shí)導(dǎo)通的是與公共陽極相連的特定二極管，將電流導(dǎo)向公共陽極方向，把電壓鉗位在合適范圍;當(dāng)反向瞬態(tài)過電壓出現(xiàn)時(shí)，另一個(gè)二極管導(dǎo)通工作。

工作原理區(qū)別

在正常工作電壓下，共陰雙向 TVS 管處于高阻態(tài)，如同開路，對(duì)電路的正常運(yùn)行沒有影響。當(dāng)電路中出現(xiàn)正向瞬態(tài)過電壓且超過一定閾值時(shí)，與公共陰極相連的其中一個(gè)二極管會(huì)正向?qū)?。由于二極管正向?qū)〞r(shí)電阻很小，此時(shí)電流會(huì)通過這個(gè)導(dǎo)通的二極管流向公共陰極，從而將過高的電壓降低到一個(gè)相對(duì)安全的鉗位電壓水平，保護(hù)電路中的其他元件免受過高電壓的沖擊。當(dāng)出現(xiàn)反向瞬態(tài)過電壓時(shí)，另一個(gè)二極管發(fā)揮同樣的導(dǎo)通、泄流和鉗位作用。

共陽雙向 TVS 管在正常工作時(shí)同樣處于高阻態(tài)。當(dāng)正向瞬態(tài)過電壓來臨，基于其陽極相連的結(jié)構(gòu)，此時(shí)導(dǎo)通的是與公共陽極相連的特定二極管，將電流導(dǎo)向公共陽極方向，把電壓鉗位在合適范圍。當(dāng)反向瞬態(tài)過電壓出現(xiàn)時(shí)，另一個(gè)二極管導(dǎo)通工作，將反向電流導(dǎo)向公共陽極，實(shí)現(xiàn)對(duì)反向過電壓的鉗位保護(hù)。

電氣特性不同

對(duì)于共陰雙向 TVS 管，兩個(gè)二極管的擊穿電壓和鉗位電壓特性相互配合。在正向和反向過電壓情況下，各自對(duì)應(yīng)的二極管的擊穿電壓決定了 TVS 管開始動(dòng)作的閾值，而鉗位電壓則決定了能將過電壓限制在多高的水平。不同型號(hào)的共陰雙向 TVS 管，其擊穿電壓和鉗位電壓數(shù)值會(huì)有所不同，例如某些用于低電壓電路保護(hù)的型號(hào)，擊穿電壓可能只有幾伏，鉗位電壓在十幾伏;而用于較高電壓電路的型號(hào)，擊穿電壓和鉗位電壓數(shù)值會(huì)相應(yīng)提高。共陰雙向 TVS 管的結(jié)電容大小也會(huì)因型號(hào)而異，在一些對(duì)信號(hào)完整性要求較高的高頻電路中，結(jié)電容的大小會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生影響，需要選擇結(jié)電容較小的共陰雙向 TVS 管。

共陽雙向 TVS 管的擊穿電壓和鉗位電壓特性也類似，但由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異，在相同型號(hào)對(duì)比時(shí)，其具體數(shù)值可能與共陰雙向 TVS 管有所不同。例如，在某些應(yīng)用場景中，同樣是保護(hù) 5V 電路的共陰和共陽雙向 TVS 管，共陽雙向 TVS 管的鉗位電壓可能會(huì)比共陰的略高一點(diǎn)。共陽雙向 TVS 管的結(jié)電容特性也與共陰的有所區(qū)別，在不同的電路設(shè)計(jì)中需要根據(jù)實(shí)際情況考慮。

共陰雙向 TVS 管和共陽雙向 TVS 管的響應(yīng)時(shí)間都非?？?，通常在皮秒(ps)級(jí)別。這使得它們能夠在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)瞬態(tài)過電壓做出響應(yīng)，迅速將電壓鉗位在安全范圍內(nèi)，保護(hù)電路元件。在正常工作時(shí)，理論上都應(yīng)處于高阻態(tài)，漏電流極小。但實(shí)際情況中，由于制造工藝等因素，不同型號(hào)的共陰和共陽雙向 TVS 管漏電流會(huì)有細(xì)微差別，在一些對(duì)漏電流要求苛刻的電路中，需要仔細(xì)選擇。

應(yīng)用場景區(qū)分

在直流電路中，如果電路極性明確且主要關(guān)注單向瞬態(tài)過電壓的保護(hù)，同時(shí)對(duì)電路空間布局等因素有一定要求時(shí)，可優(yōu)先考慮共陰雙向 TVS 管。例如，在一些手機(jī)充電器的直流輸出端，為了防止充電過程中可能出現(xiàn)的反向瞬態(tài)過電壓對(duì)手機(jī)內(nèi)部電路造成損害，會(huì)使用共陰雙向 TVS 管進(jìn)行保護(hù)。因?yàn)槭謾C(jī)充電器輸出直流電壓極性固定，且共陰雙向 TVS 管在這種情況下可以更有效地利用電路空間，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定方向過電壓的保護(hù)。

而對(duì)于交流電路，由于電壓極性不斷變化，共陽雙向 TVS 管因其能同時(shí)應(yīng)對(duì)正反向過電壓的特性，成為更合適的選擇，能全面保護(hù)交流電路中的元件。例如，在家用電器的電源輸入端，由于接入的是交流市電，電壓極性會(huì)周期性改變，使用共陽雙向 TVS 管可以在正半周和負(fù)半周都能對(duì)可能出現(xiàn)的瞬態(tài)過電壓進(jìn)行有效的鉗位保護(hù)，確保家用電器內(nèi)部電路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在一些通信接口電路中，如 RS485 接口，由于信號(hào)傳輸是雙向的，且可能會(huì)受到來自外界的各種瞬態(tài)干擾，此時(shí)使用雙向 TVS 管進(jìn)行保護(hù)。若考慮到接口電路的特性以及與其他元件的配合等因素，可能會(huì)選擇共陽雙向 TVS 管，以更好地適應(yīng)雙向信號(hào)傳輸以及復(fù)雜的電磁環(huán)境。

選型要點(diǎn)分析

在選擇雙向 TVS 管的共陰或共陽類型時(shí)，首先要明確電路的工作電壓和可能出現(xiàn)的瞬態(tài)過電壓情況。需要準(zhǔn)確知道電路的正常工作電壓范圍，以及可能遭受的最大瞬態(tài)過電壓的幅值和極性特點(diǎn)。例如，如果電路工作電壓為 12V 直流，且預(yù)計(jì)可能出現(xiàn)的反向瞬態(tài)過電壓峰值為 50V，那么就需要選擇擊穿電壓大于 12V、能承受 50V 反向過電壓且鉗位電壓在電路可承受范圍內(nèi)的雙向 TVS 管。同時(shí)，要根據(jù)過電壓的極性特點(diǎn)決定是選擇共陰還是共陽。如果主要關(guān)注反向過電壓，且電路為直流電路，共陰雙向 TVS 管可能更合適;若是交流電路，共陽雙向 TVS 管則更符合要求。

還要考慮電路的空間布局和成本因素。不同類型和型號(hào)的雙向 TVS 管在封裝形式和尺寸上有所不同。在一些對(duì)電路板空間要求苛刻的設(shè)計(jì)中，如小型化的電子產(chǎn)品，需要選擇體積小、封裝形式合適的雙向 TVS 管。共陰和共陽雙向 TVS 管在價(jià)格上可能也會(huì)存在差異，在滿足電路性能要求的前提下，要綜合考慮成本，選擇性價(jià)比高的產(chǎn)品。如果共陰和共陽雙向 TVS 管在性能上都能滿足電路需求，但共陽的價(jià)格更低且在空間布局上也無問題，那么選擇共陽雙向 TVS 管可以降低成本。

雙向 TVS 管共陰和共陽在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、電氣特性、應(yīng)用場景以及選型要點(diǎn)等方面存在明顯區(qū)別。電子工程師在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，只有深入了解這些區(qū)別，才能根據(jù)具體的電路需求，準(zhǔn)確選型和合理應(yīng)用雙向 TVS 管，從而為電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的保護(hù)。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，雙向 TVS 管的性能和種類也在不斷提升和豐富，對(duì)其共陰和共陽特性的研究和應(yīng)用也將持續(xù)深入，以適應(yīng)日益復(fù)雜的電路保護(hù)需求。