在电子产品中，须要防护的电路次要是电源和信号，所处的地位不同其防护等级和防护计划也不同，介绍三种最罕用的防护器件：TVS管，气体放电管、半导体放电管。

一、瞬态克制二极管（TVS）

1、器件个性：

TVS又称为瞬态克制二极管，是半导体硅资料制作成非凡二极管，TVS与被防护电路并联应用。电路失常时TVS处于关断状态出现高阻抗个性，当外界有浪涌冲击电压时能以nS量级的速度从高阻抗转变为低阻抗排汇浪涌功率，使浪涌电压通过其本身到地，从而爱护电路不受侵害。其重要的个性就是相应迅速，作用工夫短。

2、伏安个性：

如上图伏安个性曲线，Vc是钳位电压、Vrwm是最高工作电压，均是TVS选型中十分重要的参数。在设计选型时为了可能对被爱护电路起到爱护作用，同时又不能影响后级电路失常工作，Vrwm≥电路失常工作电压。这样电路失常工作时，TVS管处于截止状态，不对电路产生影响；Vc≤电路可接受的最高电压，不然二极管遇到瞬态低压导通后放弃的钳位电压比后级电路可接受电压高会造成后级电路的伤害。如下是在元器件电商平台查到的DIODES的SMBJ5.0系列规格参数，能够看到不同型号的Vc和Vrwm是不同的，依据需要选型即可。

图片起源：华秋商城

3、典型利用：

TVS管常常利用在485电路、232接口、USB接口、VGA接口等须要防静电以及热插拔端口。

如下是一个USB2.0接口典型的防护电路，次要对电源线、差分信号DM/DP进行防护，当从USB接口进来的瞬态低压，比方高达几千伏的静电耦合到信号线或电源线上时，会触发对应线路上TVS D1或D2或D3导通，将霎时低压泄放到PGND，从而实现了对后级芯片的爱护，避免几千伏的电压通过信号线或电源到后级芯片中去烧坏芯片。

二、半导体放电管（TSS）

1、器件个性

半导体放电管是一种小型化、快反应速度和高可靠性的电力电子半导体器件，它具备五层双端对称构造的设计。特点如下：

  • 反应速度快，有比拟低的残压；
  • 可靠性高，一致性好；
  • 使用寿命长，可长时间重复使用；
  • 有比拟低的结电容；

2、工作模式

半导体放电管的工作模式是：当外加电压低于其断态电压VDRM时，半导体放电管的漏电流极小，相当于开路；当外电压大于VDRM时，开始产生击穿；当外电压进一步加大后，半导体放电管的两端变成导通状态，相当于短路，能够泄放很大的电流；当外电压撤去当前，管子即可复原断态。

如上半导体放电管的泄放示意图，A是模仿的雷击电压波形，B为半导体放电管拟制后的电压波形。

3、典型利用

半导体放电管次要利用在485电路、视频接口、XDSL、电话接口等须要防雷爱护的接口。

如下是某DSL电话口应用半导体放电管TSS进行防护的案例。

三、气体放电管（GDT）

1、器件个性：

气体放电管，Gas discharge tube-GTD，由密封于气体放电管介质的一个或一个以上放电间隙组成的器件，用于爱护设施或人身免遭低压电压的危害。广泛利用在电子产品中的是陶瓷气体放电管。次要特点是通流量大、结电容低、绝缘低等。次要是避免电子产品蒙受雷击。

2、工作过程：

失常处于高阻态——（外界低压接入后）——进入辉光状态——进入弧光状态——（外界低压隐没后）——进入辉光状态——复原高阻态。

3、典型利用：

气体放电管次要利用在AC电源、DC电源接口、485电路、视频接口、XDSL、以太网接口等须要防雷爱护的接口。

四、TVS、TSS、GDT三者差别

1、应用领域：

TVS更多利用于电压较低的接口以及间接针对线路板中重点IC进行爱护。比方特地是对IC的ESD防护。

TSS更多利用于电信设施中呈现雷击和蕴含交换的瞬态景象的二级爱护，比方电话、传真机、调制解调器、程控替换与网络设备，以及xDSL等模仿和数字线路。

GDT次要利用在通信产品、工业产品、监护仪/超声等医疗设施的电源口、RS485、网口、光口；生产电子类如机顶盒/电子玩具等的AC电源口、同轴口；电视机/数码相机等的AC 电源口、RS485/HDMI。

2、电压等级划分：

TVS更多利用于30V以下环境，大多数IC芯片端口集成的二极管只能抵挡不超过2KV的ESD。而TVS器件重要指标是所能遏止的静电电压如15KV(空气静电放电电压)、8KV（接触静电放电电压）。

TSS更多利用于50V以上环境，典型利用有200V的利用于通信线路；58V的利用程控交换机二次爱护电路等。

GDT个别利用在70V-3600V ，次要是防护雷击。

3、其余比照

  • 通流量：TVS < TSS < GDT
  • 结电容：GDT < TSS < TVS
  • 响应工夫：TVS < TSS < GDT