在電子產品中，需要防護的電路主要是電源和訊號，所處的位置不同其防護等級和防護方案也不同，介紹三種最常用的防護器件：TVS管，氣體放電管、半導體放電管。

一、瞬態抑制二極體（TVS）

1、器件特性：

TVS又稱為瞬態抑制二極體，是半導體矽材料製造成特殊二極體，TVS與被防護電路並聯使用。電路正常時TVS處於關斷狀態呈現高阻抗特性，當外界有浪湧衝擊電壓時能以nS量級的速度從高阻抗轉變為低阻抗吸收浪湧功率，使浪湧電壓透過其自身到地，從而保護電路不受侵害。其重要的特性就是相應迅速，作用時間短。

2、伏安特性：

如上圖伏安特性曲線，Vc是鉗位電壓、Vrwm是最高工作電壓，均是TVS選型中非常重要的引數。在設計選型時為了能夠對被保護電路起到保護作用，同時又不能影響後級電路正常工作，Vrwm≥電路正常工作電壓。這樣電路正常工作時，TVS管處於截止狀態，不對電路產生影響；Vc≤電路可承受的最高電壓，不然二極體遇到瞬態高壓導通後保持的鉗位電壓比後級電路可承受電壓高會造成後級電路的損傷。如下是在華秋商城上查到的DIODES的SMBJ5。0系列規格引數，可以看到不同型號的Vc和Vrwm是不同的，根據需求選型即可。

3、典型應用：

TVS管經常應用在485電路、232介面、USB介面、VGA介面等需要防靜電以及熱插拔埠。

如下是一個USB2。0介面典型的防護電路，主要對電源線、差分訊號DM/DP進行防護，當從USB介面進來的瞬態高壓，比如高達幾千伏的靜電耦合到訊號線或電源線上時，會觸發對應線路上TVS D1或D2或D3導通，將瞬間高壓洩放到PGND，從而實現了對後級晶片的保護，防止幾千伏的電壓透過訊號線或電源到後級晶片中去燒壞晶片。

二、半導體放電管（TSS）

1、器件特性

半導體放電管是一種小型化、快反應速度和高可靠性的電力電子半導體器件，它具有五層雙端對稱結構的設計。特點如下：

反應速度快，有比較低的殘壓；

可靠性高，一致性好；

使用壽命長，可長時間重複使用；

有比較低的結電容；

2、工作模式

半導體放電管的工作模式是：當外加電壓低於其斷態電壓VDRM時，半導體放電管的漏電流極小，相當於開路；當外電壓大於VDRM時，開始發生擊穿；當外電壓進一步加大後，半導體放電管的兩端變成導通狀態，相當於短路，可以洩放很大的電流；當外電壓撤去以後，管子即可恢復斷態。

如上半導體放電管的洩放示意圖，A是模擬的雷擊電壓波形，B為半導體放電管擬製後的電壓波形。

3、典型應用

半導體放電管主要應用在485電路、影片介面、XDSL、電話介面等需要防雷保護的介面。

如下是某DSL電話口使用半導體放電管TSS進行防護的案例。

三、氣體放電管（GDT）

1、器件特性：

氣體放電管，Gas discharge tube-GTD，由密封於氣體放電管介質的一個或一個以上放電間隙組成的器件，用於保護裝置或人身免遭高壓電壓的危害。普遍應用在電子產品中的是陶瓷氣體放電管。主要特點是通流量大、結電容低、絕緣高等。主要是防止電子產品遭受雷擊。

2、工作過程：

正常處於高阻態——（外界高壓接入後）——進入輝光狀態——進入弧光狀態——（外界高壓消失後）——進入輝光狀態——恢復高阻態。

3、典型應用：

氣體放電管主要應用在AC電源、DC電源介面、485電路、影片介面、XDSL、乙太網介面等需要防雷保護的介面。

四、TVS、TSS、GDT三者差異

1、應用領域：

TVS更多應用於電壓較低的介面以及直接針對線路板中重點IC進行保護。比如特別是對IC的ESD防護。

TSS更多應用於電信裝置中出現雷擊和包含交流的瞬態現象的二級保護，比如電話、傳真機、調變解調器、程控交換與網路裝置，以及xDSL等模擬和數字線路。

GDT主要應用在通訊產品、工業產品、監護儀/超聲等醫療裝置的電源口、RS485、網口、光口；消費電子類如機頂盒/電子玩具等的AC電源口、同軸口；電視機/數碼相機等的AC 電源口、RS485/HDMI。

2、電壓等級劃分：

TVS更多應用於30V以下環境，大多數IC晶片埠整合的二極體只能抵禦不超過2KV的ESD。而TVS器件重要指標是所能抑止的靜電電壓如15KV（空氣靜電放電電壓）、8KV（接觸靜電放電電壓）。

TSS更多應用於50V以上環境，典型應用有200V的應用於通訊線路；58V的應用程控交換機二次保護電路等。

GDT一般應用在70V-3600V ，主要是防護雷擊。

3、其他對比

通流量：TVS < TSS < GDT

結電容：GDT < TSS < TVS

響應時間：TVS < TSS < GDT

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