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TVS（Transient Voltage Suppressor，瞬態電壓抑制）二極體是一種半導體保護元件，可在奈秒內將電路中的電壓尖峰箝制於安全範圍，保護後級元件免受靜電放電、感性負載切換或外接纜線上的雷擊感應突波等暫態過電壓事件損害。選擇合適的 TVS 二極體時，必須將反向工作電壓、箝位電壓、峰值脈衝功率與反應時間等多項參數，同時匹配受保護電路的正常工作電壓，以及預期需要防護的暫態事件特性。
在正常工作電壓下，TVS 二極體通常呈現極高電阻，對電路運作的影響很小。當暫態電壓超過元件的崩潰電壓時，TVS 二極體會迅速切換至低阻抗狀態，將多餘電流從受保護電路分流，並將電壓箝制在規定的最高值，直到暫態能量消散為止。此切換動作可在皮秒至低奈秒等級內完成，因此 TVS 二極體能防護極快速的暫態事件；速度較慢的保護元件（例如部分氣體放電管）若單獨使用，可能來不及反應。
TVS 二極體的反向工作電壓必須高於電路的最高正常工作電壓，並納入實際公差與漣波，以避免元件在正常運作時導通，造成不必要的功率耗散或隨時間劣化。然而，若反向工作電壓設定得遠高於實際工作電壓，可供箝位的裕量就會減少，因為較高的反向工作電壓通常也對應較高的箝位電壓，可能讓更多暫態能量在箝位啟動前進入受保護電路。如何在這兩項相互衝突的考量之間取得適當平衡，是 TVS 二極體選型時最重要的判斷之一。
需要保護多條訊號線的應用，例如多接腳連接器或平行資料匯流排，可使用 TVS 二極體陣列，將多個保護元件整合在單一封裝內。相較於在每條線路上分別配置離散式 TVS 二極體，此作法可節省電路板空間並簡化佈局。陣列元件特別常見於 USB、HDMI 與其他多導體介面的防護，因為這些應用重視有限的板面空間與各線路保護特性的一致性。
TVS 二極體具有接面電容；選型時若未妥善考量，過大的電容可能衰減或扭曲通過受保護線路的快速邊緣訊號，進而降低高速資料線的訊號完整性。高速資料介面應特別評估為維持訊號完整性而設計的低電容 TVS 二極體，而不應只依功率承受能力選用一般用途元件。
不同產業與應用採用不同的標準化暫態測試規範。在選型初期確認設計適用的標準，有助於確保 TVS 二極體公布的額定值，確實對應產品在實際環境中將面對的威脅。
隨著電子裝置持續面對來自外接纜線與內部切換雜訊的各類暫態威脅，經過審慎規格設計的 TVS 二極體保護，仍是提升整體產品可靠度及減少電壓暫態損害所致現場故障的最具成本效益方法之一。導入供應商的應用工程支援，並依實際相關測試標準驗證設計，都能大幅降低產品上市後才發現保護缺口的風險。
歸根究柢，暫態電壓保護應比照其他關鍵電路元件，接受同等嚴謹且符合特定應用的設計評估；因為保護不足所造成的成本，幾乎總是遠高於前期正確選用保護元件所增加的成本。
| 參數 | 定義 |
| 反向工作電壓（Vwm） | 元件可持續承受且不會明顯導通的最高電壓 |
| 崩潰電壓（Vbr） | 元件開始導通並進行箝位的電壓 |
| 箝位電壓（Vc） | 在指定峰值脈衝電流條件下，元件兩端的最高電壓 |
| 峰值脈衝功率（Ppp） | 在指定脈衝波形下，元件可吸收而不受損的最大暫態功率 |
| 反應時間 | 暫態電壓超過門檻後，元件開始箝位的速度 |
單向元件
單向 TVS 二極體在暫態條件下僅沿一個方向導通，適用於直流電路，且所關注的電壓暫態相對於受保護電路的正常工作狀態只會出現在單一極性。相較於規格相近的雙向元件，單向元件通常可提供略低的箝位電壓。雙向元件
雙向 TVS 二極體可在兩個方向提供對稱保護，通常用於交流線路或資料線路，因為暫態可能相對於訊號的正常工作範圍出現在任一極性。 峰值脈衝功率額定值是依特定的標準化測試波形訂定，視相關產業標準而定，最常見的是 8/20 微秒或 10/1000 微秒脈衝。然而，電路實際需要防護的暫態事件，其波形形狀與持續時間可能與標準測試條件明顯不同。工程師應確認特定應用所適用的波形標準，例如用於交流市電突波防護的 IEC 61000-4-5，並選擇針對正確測試波形評定的元件，不應假設不同標準或不同製造商所標示的峰值脈衝功率都能直接比較。- USB、HDMI 連接埠等 I/O 連接器與使用者可接觸介面的 ESD 防護
- 車用電子系統對負載突降與感性負載切換暫態的防護
- 通訊線路對外接纜線雷擊感應突波的防護
- 電源輸入端對線路暫態與切換雜訊的防護
- 將 TVS 二極體盡可能靠近需要保護的連接器或介面
- 縮短 TVS 二極體與接地端之間的走線，並降低走線電感，以確保快速且有效的箝位反應
- 在可行範圍內，讓受保護的訊號走線遠離電路板上的雜訊源或高暫態風險區域
- TVS 二極體的接地路徑應連接至完整的接地平面，不要使用狹長走線
| 封裝類型 | 典型應用 |
| 小型 SMD 封裝（例如 SOD-523、SOT-23） | 空間受限的訊號線與資料線防護 |
| 較大型 SMD 封裝（例如 SMB、SMC） | 功率較高且電路板空間限制適中的應用 |
| 軸向引線封裝 | 交流市電與工業設備防護等高峰值脈衝功率應用 |
- IEC 61000-4-2 涵蓋靜電放電（ESD）測試，與人體模型接觸放電及空氣放電事件相關
- IEC 61000-4-5 涵蓋突波耐受度測試，適用於交流市電與長纜線的暫態事件
- ISO 7637-2 涵蓋車用電氣暫態測試，適用於車用電子系統的負載突降與切換暫態
- 電信設備的線路端防護通常會參考特定產業的雷擊突波標準
- 選擇反向工作電壓時，未在包含公差與漣波的實際最差工作電壓之上預留足夠裕量
- 忽略電路板佈局與走線電感，導致規格原本正確的元件無法發揮實際箝位效能
- 忽略接面電容對高速訊號線的影響，造成訊號完整性問題
- 假設依不同標準波形測試的元件，其峰值脈衝功率額定值可直接比較
- 向供應商提供受保護電路的正常工作電壓範圍，包括最差條件下的公差與漣波
- 確認特定應用所適用的暫態測試標準與目標符合性要求
- 討論受保護連接器或介面附近的電路板佈局限制與可用空間
- 在設計定案前索取樣品，並於代表實際使用狀況的條件下進行驗證測試
隨著電子裝置持續面對來自外接纜線與內部切換雜訊的各類暫態威脅，經過審慎規格設計的 TVS 二極體保護，仍是提升整體產品可靠度及減少電壓暫態損害所致現場故障的最具成本效益方法之一。導入供應商的應用工程支援，並依實際相關測試標準驗證設計，都能大幅降低產品上市後才發現保護缺口的風險。
歸根究柢，暫態電壓保護應比照其他關鍵電路元件，接受同等嚴謹且符合特定應用的設計評估；因為保護不足所造成的成本，幾乎總是遠高於前期正確選用保護元件所增加的成本。
TVS 二極體應用與選型 - FAQ
TVS 二極體實際可防護哪些情況？
可保護電路免受 ESD (靜電放電)、感性負載切換尖峰與纜線雷擊感應突波等快速電壓暫態的影響。
反向工作電壓與箝位電壓有何不同？
反向工作電壓是元件不導通時可承受的最高電壓；箝位電壓則是實際暫態事件發生時，元件兩端出現的電壓。
什麼情況應選擇雙向 TVS 二極體，而不是單向元件？
交流線路或資料線路上的暫態，可能相對正常訊號工作狀態出現在任一極性，此時適合使用雙向元件。
所有應用都需要考量 TVS 二極體的電容嗎？
高速資料線最需要注意，因為過大的電容可能使快速訊號邊緣失真，並降低訊號完整性。
電路板佈局會影響 TVS 二極體的保護效果嗎？
會。受保護元件與 TVS 元件之間的走線電感，可能明顯降低實際箝位反應速度。
不同元件的峰值脈衝功率額定值都能直接比較嗎？
不一定。額定值會對應特定測試波形，因此應以相同或等效標準進行比較。
TVS 二極體會因反覆承受暫態而隨時間劣化嗎？
會。若經常承受接近元件最高額定值的暫態，效能可能隨時間逐漸劣化，因此選型時應預留裕量。
車用 TVS 二極體應用適用哪項測試標準？
車用電氣暫態測試通常參考 ISO 7637-2，包括負載突降與切換暫態。
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