二者虽均利用PN结反向齐纳/雪崩击穿,但设计目标、击穿区工作状态、参数侧重、电路工况完全不同,原理差异直接决定应用场景。
均为PN结反向偏置时,电压达到击穿阈值后:
1.齐纳击穿:低击穿电压(<5V),重掺杂PN结的隧道效应;
2.雪崩击穿:高击穿电压(>6V),强电场下载流子碰撞电离倍增。
击穿后电流急剧增大、电压基本恒定,这是二者的共同物理基础。
1. 工作稳态与目的不同
稳压管(齐纳二极管)
工作在持续稳态反向击穿区,核心原理是利用击穿区的恒压特性实现直流/低频稳压。
要求长期稳定工作在击穿电流区间,维持输出电压恒定,耐受连续功率损耗。
TVS瞬态抑制二极管
工作在瞬态脉冲式击穿,仅在浪涌/静电/雷击等瞬态过压来袭时瞬间进入击穿区,过压消失后立即恢复截止。
核心原理是利用极快的响应速度+大脉冲电流泄放能力,将瞬态过压钳位到安全值,属于一次性瞬态保护,不长期工作在击穿态。
2. 响应速度与结电容设计
稳压管:侧重直流/低频稳压,结电容较大、响应速度慢(μs级),不适配ns级瞬态干扰。
TVS管:专为瞬态干扰设计,结电容小、响应速度极快(ps~ns级),可快速捕获并钳位尖峰过压。
3. 功率耐受与散热设计
稳压管:额定功率为连续耗散功率(如1/4W、1W),需满足长期击穿的热稳定,参数标称为稳态值。
TVS管:额定功率为脉冲峰值功率(如600W、1500W、5kW),耐受短时间大电流冲击,不支持连续击穿,参数按脉冲工况标定。
4. 电压参数定义与精度
参数 | 稳压管 | TVS管 |
核心电压 | 稳压值Vz(击穿后稳态恒定电压,精度高±1%~±5%) | 反向关断电压VRWM(正常工作截止电压)+钳位电压Vc(击穿后瞬态钳位值) |
电压特性 | Vz离散小,稳压精度高 | VRWM与Vc有固定压差,侧重钳位能力而非高精度稳压 |
5. 击穿后的电流特性
稳压管:击穿后电流在小范围稳态调节,电流变化时电压波动极小,适配精密稳压。
TVS管:击穿后可瞬间泄放数十至数百安培脉冲电流,电流陡增但钳位电压受控,适配强浪涌泄放。
1.稳压管:用于直流电源稳压、基准电压源、低压限幅,长期带电工作。
2.TVS管:用于接口ESD保护、电源浪涌防护、雷击瞬态抑制,仅瞬态动作,常态截止。
稳压管是利用稳态击穿做电压基准/稳压,追求长期恒压与精度;
TVS管是利用瞬态击穿做过压钳位泄放,追求快响应、大脉冲耐受与保护可靠性。
二者物理击穿机理同源,但工作时序、功率模式、参数设计的原理分化,让它们成为功能完全不同的器件。