過渡電圧抑制ダイオード

過渡電圧抑制（TVS）ダイオードは、トランシル、トランソーブ、サイレクタとも呼ばれ、接続されたワイヤに誘起される電圧スパイクから電子機器を保護するために使用される電子部品です。^{[ 1 ]}

このデバイスは、誘導電圧がアバランシェ降伏電位を超えたときに過電流を分流することで動作します。これはクランプデバイスであり、降伏電圧を超えるすべての過電圧を抑制します。過電圧がなくなると自動的にリセットされますが、同様の定格のクローバーデバイスよりも過渡エネルギーを内部でより多く吸収します。^{[ 2 ]}

過渡電圧抑制ダイオードは、単方向型と双方向型のいずれかである。単方向型は、他のアバランシェダイオードと同様に順方向の整流器として動作するが、非常に大きなピーク電流に対応できるように設計および試験されている。

双方向過渡電圧抑制ダイオードは、互いに逆位相の2つのアバランシェダイオードを直列に接続し、保護対象回路と並列に接続することで表現できます。この表現は回路図上は正確ですが、実際にはこれらのデバイスは現在、単一の部品として製造されています。

過渡電圧抑制ダイオードは、バリスタやガス放電管などの一般的な過電圧保護部品よりも高速に過電圧に応答できます。実際のクランプはおよそ1ピコ秒で行われますが、実際の回路では、デバイスにつながる配線のインダクタンスによってより高い制限が課されます。このため、過渡電圧抑制ダイオードは、非常に高速で、しばしば損傷を与える過渡電圧から保護するのに役立ちます。このような高速な過渡電圧はすべての配電網に存在し、雷やモーターのアーク放電など、内部または外部の事象によって引き起こされる可能性があります。

過渡電圧サプレッサは、その製品が想定している電圧や条件を超える電圧や条件にさらされると故障します。TVSが故障する主なモードは、短絡、断線、およびデバイスの劣化の3つです。^{[ 4 ]}

TVSダイオードは、 Vishayの商標であるTransZorbにちなんで、トランスオーブと呼ばれることもあります。

TVSダイオードの特徴は以下のとおりです。

• 漏洩電流：印加電圧が最大逆方向耐電圧を下回っているときに流れる電流の量。^{[ 2 ]}
• 最大逆方向遮断電圧：この電圧を下回ると、有意な導通が発生しない電圧。
• 破壊電圧：特定の、かつ重要な導通が発生する電圧。
• クランプ電圧：デバイスが定格電流（数百アンペアから数千アンペア）を流す電圧。
• 寄生容量：非導通ダイオードはコンデンサのように振る舞い、高速信号を歪ませたり劣化させたりする可能性があります。一般的には、容量が低い方が望ましいです。
• 寄生インピーダンス：実際の過電圧スイッチングは非常に高速であるため、パッケージのインダクタンスが応答速度の制限要因となります。
• 吸収できるエネルギー量：過渡現象は非常に短時間であるため、エネルギーはすべて最初に内部に熱として蓄積されます。ヒートシンクは、その後の冷却時間に影響を与えるだけです。したがって、高エネルギーTVSは物理的に大きくなければなりません。この容量が小さすぎると、過電圧によってデバイスが破壊され、回路が保護されなくなる可能性があります。

• サージプロテクター
• トリシル
• ツェナーダイオード

• ツェナー理論と設計上の考慮事項；onsemi；127ページ；2005年；HBD854/D。（無料PDFダウンロード）

• TVSダイオードの選定方法と使用方法- ローム社アプリケーションノート
• TVSダイオード（クランプ方式）とTrisilダイオード（クローバー方式）の比較- STアプリケーションノート
• Transilダイオードとバリスタの比較- STアプリケーションノート
• TVSダイオード：過渡電圧抑制の完全ガイド