芯耀
557
在電子設(shè)計中，MDD-TVS管是保護(hù)電路免受瞬態(tài)電壓沖擊的重要器件。然而，TVS管本身在惡劣環(huán)境或選型、應(yīng)用不當(dāng)時，也可能出現(xiàn)失效問題。作為FAE，本文將系統(tǒng)梳理TVS管常見的三大失效模式——熱擊穿、漏電流升高與反向擊穿，幫助大家深入理解失效機理，提升電路防護(hù)的可靠性。
一、熱擊穿：過載能量導(dǎo)致的不可逆損傷
熱擊穿是TVS管最常見、也最致命的失效方式之一。它通常發(fā)生在TVS管承受的浪涌能量超過其最大脈沖功率時，比如連續(xù)高強度雷擊、異常浪涌或電源異常。這時，TVS器件內(nèi)部結(jié)溫迅速升高，導(dǎo)致硅片局部熔化甚至碳化，器件永久性短路或開路。
主要成因包括：
瞬態(tài)脈沖能量遠(yuǎn)超器件規(guī)格（選型不合理）。
浪涌頻率過高，TVS來不及冷卻導(dǎo)致累積過熱。
散熱設(shè)計不足（PCB布局過于密集或銅箔面積不足）。
預(yù)防對策：
選型時留足浪涌裕量（至少1.5倍以上）。
加強散熱設(shè)計，如擴大銅箔面積、采用散熱通孔。
必要時配合保險絲使用，防止熱失控。
二、漏電流升高：器件退化的前兆
TVS管在正常反向電壓下應(yīng)呈現(xiàn)極小的漏電流（通常uA級別）。但如果器件經(jīng)歷過多次較強浪涌沖擊，即便未完全擊穿，內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)也可能受損，表現(xiàn)為漏電流異常升高。
造成漏電流升高的原因：
多次接近極限的脈沖沖擊，導(dǎo)致結(jié)面退化。
長期高溫環(huán)境加速材料老化。
制造工藝缺陷或材料應(yīng)力積累。
識別與應(yīng)對：
定期進(jìn)行漏電流檢測，發(fā)現(xiàn)異常及時更換。
選用高可靠性、高溫特性優(yōu)異的TVS產(chǎn)品。
布局時盡量減小TVS兩端引線電感，降低局部過電壓。
三、反向擊穿問題：電氣失效的直接表現(xiàn)
正常情況下，TVS管的擊穿電壓（Vbr）高于系統(tǒng)工作電壓。但如果器件因制造缺陷、材料不均勻或外部過壓導(dǎo)致反向擊穿，TVS會提前導(dǎo)通甚至徹底失效，導(dǎo)致后級電路長期暴露在異常電壓下。
常見原因：
選型錯誤，Vbr過低，系統(tǒng)工作電壓接近擊穿閾值。
電路中存在異常尖峰或共模干擾，局部電壓超標(biāo)。
TVS長時間工作于臨界狀態(tài)，加速老化擊穿。
預(yù)防措施：
準(zhǔn)確評估系統(tǒng)最高工作電壓，合理選定Vbr。
引入濾波、限流措施，緩沖異常尖峰。
在高可靠性要求場合，選用汽車級、工業(yè)級高耐壓TVS產(chǎn)品。
了解MDD-TVS管的典型失效模式，不僅有助于現(xiàn)場故障排查，更能從源頭設(shè)計階段做好防護(hù)，延長系統(tǒng)壽命。選型正確、布局合理、留足裕量，是防止TVS失效、構(gòu)建高可靠性電路的核心原則。掌握這些細(xì)節(jié)，讓你的防護(hù)設(shè)計真正做到滴水不漏！如果需要更詳細(xì)的TVS選型和應(yīng)用指南，也可以繼續(xù)來問我。
