降低箝位電壓
在第一部分中，我們了解到瞬態電壓抑制器（TVS）的箝位電壓是關鍵的保護參數。TVS製造商一直在努力降低箝位電壓，以適應不斷縮小的IC幾何尺寸並提高對過電壓事件的敏感性。一種實現較低箝位的方法是將器件設計為一旦觸發即可“快照”至較低電壓。快速恢復可以是淺的，也可以是深的，具體取決於目標應用。實現深度回跳的一種方法是設計一種自觸髮晶閘管TVS結構（圖4）。
通過使PNP晶體管的集電極-基極在特定電壓下擊穿來實現自觸發，這可以通過TVS結構進行精確控制。在瞬態事件中，TVS開始導通，電流流入NPN晶體管的基極。這依次將電流驅動到PNP晶體管的基極，依此類推，直到兩個晶體管都被驅動到飽和狀態。這會導致兩個端子之間的電壓突然回跳或降至低電平。一旦瞬變消退，只要移除保護線上的電壓，設備將返回高阻抗狀態。這種保護解決方案的一個缺點是在某些應用中可能發生“閂鎖”。當瞬態電壓事件觸發TVS時會發生閂鎖，並在瞬態消散後保持導通。雖然深回彈器件提供了一些最低的箝位電壓解決方案，但出於閂鎖考慮，可能需要使用非回彈或淺擊穿器件。圖5顯示了一個典型的淺回彈TVS電路。
這裡，TVS與具有浮動基極的晶體管的集電極-發射極並聯。基極的設計方式是，一旦TVS開始導通，晶體管集電極-發射極兩端的電壓將迫使基極“穿通”。結果是輕微或“淺”的回彈特性。TVS IV特性曲線的比較如圖6所示。
降低電容
TVS必須提供針對瞬態事件的保護，而又不影響電路的正常運行。這可能是一個挑戰，因為參數通常相互衝突。例如，在高速電路上使用的TVS必須具有低電容以避免信號劣化。但是，設備吸收能量的能力與結尺寸有關。結點越大，吸收的能量越多。不利的一面是，隨著結尺寸的增加，器件電容也會增加。降低有效電容的常用方法是將低電容轉向二極管電路與TVS結合使用（圖7）。
TVS的電容實際上已從電路中“隱藏”。補償電路的設計要求二極管具有足夠的面積以在正向偏置條件下傳導瞬態電流，並且反向擊穿電壓要大於TVS的擊穿電壓。所得的TVS通常是單片設備。諸如USB4和Thunderbolt 3之類的新興標準對ESD保護具有嚴格的插入損耗分配。Semtech的RailClamp®系列設備依靠上述的低電容結構，可在滿足關鍵的插入損耗要求的同時，在高速線路上提供高水平的ESD保護。
包裝效率
包裝是TVS建設中的重要組成部分。大多數“二極管”利用引線鍵合結構將管芯連接到引線。引線鍵合增加了電感並增加了峰值箝位電壓。回想一下，V = L di / dt。對於8kV ESD脈衝，1nH的電感可以為峰值箝位增加30V（V = 1nh 30A / ns）。許多TVS器件仍採用引線鍵合結構，但是性能更高的器件通過消除引線鍵合來最大程度地減小串聯電感。例如，Semtech的Z-Pak™系列是帶有專有環氧塗層的芯片級器件。這種結構提供了絕對的最小電感，而不會像傳統的未鍍膜芯片級封裝那樣犧牲結構完整性。可以使用利用引線芯片技術消除引線鍵合併最大程度降低電感的多線設備。
新興的標準，減少的片上保護和縮小的IC尺寸正在推動TVS器件的研究和開發。現代TVS組件不只是“二極管”，而是旨在保護當今日益敏感的設備的複雜結構。正確選擇器件需要仔細考慮電路參數。
Semtech一直是TVS二極管開發的先驅，已有30多年的歷史。我們擁有用於保護傳統端口和下一代端口的各種設備組合。