TVS 다이오드: 원리 및 응용

TVS (Transient Voltage Suppression) 다이오드는 전자 부품을 과전압, 정전기 방전 및 서지 전류로부터 보호하기 위해 설계된 고속 회로 보호 구성 요소입니다. 이 제품은 USB, HDMI 및 산업용 전원 시스템에서 효과적인 전압 클램핑 보호를 제공하기 위해 널리 사용됩니다.

1. 개요

TVS (일시적 전압 억제기) 다이오드는 민감한 전자 회로를 정전기 방전(ESD), 번개 서지 및 전원 스위칭 일시변동으로 인해 발생하는 일시적인 전압 스파이크로부터 보호하는 고속 과전압 보호 구성 요소입니다. TVS 다이오드는 소나무 붕괴 메커니즘을 기반으로 하며 일반적으로 1 나노초 미만의 반응 시간으로 과도한 전압을 안전한 수준으로 클램핑합니다.

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2. 주요 매개변수 및 선택 가이드라인

영문 용어	정의	공학 노트
역방향 견딜 수 있는 전압 (VR)	TVS 다이오드가 비전도 상태에서 견딜 수 있는 최대 전압입니다.	잘못된 트리거를 방지하기 위해 시스템 전압보다 10–15% 높아야 합니다.
파괴 전압 (VBR)	테스트 전류(예: 1mA)하에서 다이오드가 전도를 시작하는 전압입니다.	VR을 초과해야 하지만 보호 장치의 최대 전압 허용 범위 이내에 있어야 합니다.
클램핑 전압 (VC)	피크펄스 전류에서 다이오드 양쪽에 걸리는 최대 전압입니다.	보호 구성요소의 견딜 수 있는 전압보다 낮아야 합니다.
피크 펄스 전류 (IPP)	일시적인 이벤트 동안 다이오드가 처리할 수 있는 최대 서지 전류입니다.	서지 예상치에 기반하여 1.5–2배의 안전 마진을 두고 선택하세요.
피크 펄스 파워 (PPP)	다이오드가 특정 펄스(예: 10/1000μs)에서 흡수할 수 있는 최대 에너지입니다.	더 높은 전력은 산업용 또는 강한 서지 환경에서 선호됩니다.
역 누설 전류 (IR)	VR 전압에서 작은 누설 전류.	저전력 또는 정밀 시스템에는 더 낮은 IR이 좋습니다.
접합 커패시턴스 (Cj)	다이오드의 내부 PN 접합부로 인한 전압 용량.	저 용량 (<5pF)은 USB, HDMI와 같은 고속 신호선에 필수적입니다.
응답 시간	과전압 감지에서 도전까지의 시간; 일반적으로 <1ns입니다.	TVS가 ESD/고속 환경에서 MOV/GDT 대비 주요 장점.
패키지 종류	SMA, SMB, SMC와 같은 물리적 형식.	소산 및 서지 등급에 영향을 미침; 예: 600–1500W 용 SMB, 마이크로 회로용 SOD323.

3. 패키지 비교 및 선택 표

포장	피크 전력 (P_PP)	전형적 응용	시스템 전압	가상 현실	VBR	Vc	예시 모델
영어: SMA (중간언어)	400W	USB/HDMI/RS232 포트, MCU I/O, 소형 가전제품	5V/ 12V	5.5V/ 13V	6.2–7.5V/ 14–16V	10–18V	SMBJ6.5CA,SMAJ12CA
중소기업	600W	전원 입력, LED 드라이버, 측정기기	12v/ 24V	13–26V	16–28V	24–40V	SMBJ24A,SMBJ33A
Smc	1500W	산업 제어, 통신 기지국, AC 메인 전원	24V–48V/ AC 220V	26–56V	30–60V	38–80V	SMCJ36A,SMCJ58A,SMCJ70A

매개변수 일치 가이드라인

• VR (역방향 차단 전압): 실제 시스템 전압보다 약간 높아야 합니다 (일반적으로 ×1.1~1.2).
• VBR (격차 전압): 시스템 허용 범위와 클램핑 임계값 사이에 유지되어야 합니다.
• VC (클램핑 전압): 보호 구성요소의 최대 허용 전압보다 낮아야 합니다.

4. 실용적 적용 사례

적용 분야	권장 패키지	모델	일반적인 매개변수	특징
USB 5V 인터페이스	영어: SMA (중간언어)	SMAJ6.0CA	VR = 5.5V VBR = 6.4V VC ≈ 10V	빠른 응답, 데이터 라인용 저 용량
24V 전원 입력	중소기업	SMBJ24A	VR = 24V VBR = 26.7V VC ≈ 38.9V	중간 범위 클램핑, DC 입력 서지에 적합
산업용 교류 220V	Smc	SMCJ70A	VR = 70V VBR ≈ 78V VC ≈ 113V	고 에너지 용량, AC 전원 및 릴레이 보호에 적합