TVS-Dioden, auch als Transient Voltage Suppressor Diodes bekannt, dienen zur Absorption von Stoßspannungen und können Rückwärtsspannungsspitzen in kürzester Zeit standhalten. Dadurch wird die Spannung zwischen den beiden Polen auf einem bestimmten Niveau gehalten, um nachfolgende Schaltkreise vor Beeinträchtigungen zu schützen. Kurz gesagt: Sie dienen dem Überspannungsschutz, der in der Kommunikation und anderen Produkten weit verbreitet ist. Im angeschlossenen Zustand müssen sie an beiden Enden der Stromversorgung und der Masse des Schaltkreises rückwärts arbeiten, ähnlich einer Zenerdiode, jedoch ohne Begrenzungswiderstand.

Varistoren haben einen ähnlichen Effekt, aber die Leistung von TVS-Dioden ist der von Varistoren überlegen, insbesondere im Hinblick auf die Rückwärtsleitzeit, die viel schneller ist als die von Varistoren, und auch der Rückwärtsleckstrom ist viel geringer, was höhere zulässige Betriebstemperaturen ermöglicht.

Unter spezifizierten umgekehrten Anwendungsbedingungen kann ihre Betriebsimpedanz bei Einwirkung hochenergetischer transienter Überspannungsimpulse sofort auf einen sehr niedrigen Leitfähigkeitswert abfallen, wodurch große Ströme fließen und die Spannung auf einen vorgegebenen Wert begrenzt wird, wodurch empfindliche Komponenten in der Elektronik wirksam geschützt werden Schaltkreise vor Beschädigungen.

Die kleinste TVS-Diode ist kleiner als ein Zuckerkorn, kann aber dennoch bis zu 20,000 Volt entladen! Sie schützt hochentwickelte elektronische Geräte wie Mobiltelefone, Digitalkameras, Camcorder und MP3-Player. Ihre Reaktionszeit beträgt weniger als eine halbe Nanosekunde und sie kann sehr schnell auf entladene statische Elektrizität reagieren. Dieser neue Typ von TVS-Diode kann nicht nur zur Herstellung kleinerer und komplexerer elektronischer Geräte verwendet werden, sondern auch zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Qualität von Produkten.

TVS-Dioden lassen sich je nach Polarität in unipolare und bipolare sowie in unidirektionale und bidirektionale TVS-Dioden einteilen. Wie unterscheidet man sie? Unidirektionale TVS-Dioden haben an einem Ende ein feines Farbband, das mit dem Pluspol verbunden ist. Bidirektionale TVS-Dioden haben zwei Bänder in der Mitte oder gar keine Markierungen, was auf fehlende Polarität hinweist.

Bidirektionale TVS-Dioden können transiente starke Impulse sowohl in positiver als auch in negativer Richtung absorbieren und die Spannung auf einem vorgegebenen Niveau halten. Sie eignen sich für Wechselstromkreise, während unidirektionale TVS-Dioden typischerweise in Gleichstromkreisen eingesetzt werden. Unter bestimmten Impulsbedingungen ist der vom Gerät maximal zulässige Spitzenimpulsstrom gegeben. Das Produkt aus IPP und der maximalen Klemmspannung Vc(MAX) ergibt die maximale transiente Impulsleistung.

Die Durchlasscharakteristik unidirektionaler TVS-Dioden ähnelt der von herkömmlichen Zenerdioden. Der Durchbruchpunkt in Sperrrichtung für einen harten Durchbruch ist annähernd rechtwinklig, was typisch für Lawinenbauelemente mit PN-Übergang ist. Der Kurvenabschnitt vom Durchbruchpunkt bis zum Vc-Wert zeigt, dass bei einem plötzlichen Überspannungsimpuls der Strom des Bauelements schnell ansteigt, die Sperrspannung auf den Klemmspannungswert ansteigt und auf diesem Niveau verbleibt.

Bei der Verwendung von TVS-Dioden ist es wichtig, die richtige auszuwählen, damit die Nennimpulsleistung PPR größer ist als die maximale Stoßleistung, die im geschützten Gerät oder Schaltkreis auftreten kann. Im Bereich des Geräteausfalls wird die über dem Gerät gemessene Spannung beim angegebenen Prüfstrom I(BR) als Durchbruchspannung bezeichnet. In diesem Bereich wird die Diode zu einem niederohmigen Pfad.

Eigenschaften bidirektionaler TVS-Dioden:

Wie im Diagramm dargestellt, ähnelt die VI-Kennlinie einer bidirektionalen TVS-Diode einer Kombination aus zwei unidirektionalen TVS-Dioden in Back-to-Back-Schaltung. Sie weist in positiver und negativer Richtung die gleichen Lawinendurchbruch- und Klemmeigenschaften auf. Die Beziehung lautet: 0.9 ≤ V(BR) (vorwärts) / V(BR) (rückwärts) ≤ 1.1. Sobald die an beiden Enden anliegende Störspannung die Klemmspannung Vc überschreitet, wird sie sofort unterdrückt. Der Einsatz von TVS-Dioden in beiden Richtungen in Wechselstromkreisen ist sehr praktisch.

TVS-Dioden, auch als Transient Voltage Suppressor Diodes bekannt, dienen dem Schutz elektronischer Geräte vor Spannungsspitzen und transienten Ereignissen. Es handelt sich um spezielle Halbleiterbauelemente, die übermäßige Spannung von empfindlichen Komponenten ableiten und diese so vor möglichen Schäden schützen können.

Der Hauptunterschied zwischen bidirektionalen und unidirektionalen TVS-Dioden liegt in ihrer Fähigkeit, Spannungsspitzen zu bewältigen. Bidirektionale TVS-Dioden leiten in beide Richtungen und schützen so vor positiven und negativen Spannungsspitzen. Unidirektionale TVS-Dioden hingegen leiten nur in eine Richtung und schützen typischerweise vor positiven oder negativen Spannungsspitzen.

Bidirektionale TVS-Dioden bieten Schutz für Anwendungen, bei denen Spannungsspitzen in beide Richtungen auftreten können, wie z. B. Kommunikations- und Datenleitungen. Unidirektionale TVS-Dioden eignen sich dagegen für Anwendungen, bei denen der Spannungsstoß voraussichtlich aus einer bestimmten Richtung kommt, wie z. B. Stromversorgungsleitungen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bidirektionale TVS-Dioden Schutz vor Spannungsspitzen in beide Richtungen bieten, während unidirektionale TVS-Dioden Schutz in eine bestimmte Richtung bieten. Beide Arten von TVS-Dioden spielen eine entscheidende Rolle für die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit elektronischer Systeme.