在电子设备的防护领域，TVS（瞬变电压抑制二极管）与 ESD（静电放电）防护器件是保障设备稳定运行的重要组成部分。尽管它们在一定程度上都能起到保护电子元件的作用，但二者存在着区别。了解这些区别，对于正确选择和应用防护器件至关重要。
ESD 指的是静电放电，它是电荷在不同电位物体间转移的现象。在日常生活中，我们常常会遇到静电放电的情况，比如在干燥的天气里，触摸金属物体时会有触电的感觉，这就是静电放电的表现。而在电子设备中，静电放电可能会对电子元件造成损害，导致设备故障。
TVS（瞬变电压抑制二极管）则是一种高效能保护器件。当它遭遇反向瞬态高能量冲击时，能够迅速将高阻抗转为低阻抗，吸收浪涌功率，从而保护电子元件免受损坏。例如，在雷电天气中，电子设备可能会受到浪涌电压的冲击，TVS 就可以在瞬间将浪涌电压限制在安全范围内，保护设备的正常运行。
ESD 静电放电保护涉及三种主要模型，其中 HBM（人体模型）和 MM（机器模型）为常用。这两种模型的目的是确保人或设备对器件放电时，器件不受损坏。
HBM CLASS 1C 模型模拟的是 1000 - 2000V 充电的 100pF 电容通过 1500Ω 电阻放电。在这种模型下，放电的峰值电流小于 0.75A，持续时间约为 150ns。而 MM 模型的能量更大，它没有串联电阻，电容为 200pF，电压在 200 - 400V 之间。MM 模型的峰值电流小于 8A，但持续时间仅为 5ns。雷击浪涌保护则涉及更高的峰值电流和更长的时间，对防护器件的要求也更高。
TVS 与 ESD 防护器件的工作原理相似，但在具体应用中存在明显差异。TVS 的电容值较高，适用于更广泛的电压保护场景，它更侧重于对各种电压瞬变的保护。而 ESD 器件专为防静电设计，电容值低，专注于静电防护。
从测试结果来看，TVS 在 IEC61000 - 4 - 2 标准下的保护性能远超贴片压敏电阻。压敏电阻通过物理吸收原理工作，在长期使用过程中容易受到损伤；而 TVS 采用半导体钳位原理，能够瞬间转移能量，对被保护的器件几乎没有影响。
在应用方面，TVS 常用于初级和次级保护，能够有效抵御浪涌。而 ESD 则专注于板级保护，对抗静电的效果显著。在选择防护器件时，对于 TVS 需要看重其功率与封装；对于 ESD 则需要关注其 ESD 评级（HBM/MM）及 IEC61000 - 4 - 2 标准等级，在高速接口应用中还需考虑其容值。
在结构上，TVS 为两脚器件，通常安装在电源输入端，用于防止浪涌对后级电路的影响。而 ESD 抑制二极管常为三脚，通过两个二极管串联形成，它连接在电源与保护引脚之间，能够及时释放静电。
图 1 TVS 与 ESD 防护器件结构对比
瞬态抑制二极管（TVS）是一种高效能电路保护器件，它能够以 pS 级的速度将过高电压限制在安全范围内，保护后级电路。TVS 的响应速度极快，分为高低结电容型，以适应不同频率的需求。它能够吸收高浪涌功率，在承受大脉冲时，工作阻抗会骤降，将电压钳制在预定水平，响应时间仅为 10^ - 12 秒。TVS 分为双向与单向两种类型，分别适用于交流与直流电路，能够有效防雷击、过电压等。
图 2 TVS 工作原理示意图
TVS 的分类方式有多种。按极性可分为单极性与双极性；按用途可分为通用型（适用于各种电路）与专用型（如交流电压、环保电流、数据线等特定保护器）；按封装及结构可分为轴向引线、双列直插阵列、贴片式、组件式、大功率模块式等。
TVS 的应用非常广泛，涵盖了计算机、通讯、电源、汽车、家电、仪器仪表等多个领域，能够保护设备免受瞬态电压冲击。其特点包括：防止微处理器等因静电放电、电源浪涌等瞬间脉冲而失灵；吸收高电压脉冲，保护 TTL 等敏感器件，消除总线开关干扰；置于信号线与接地间，减少噪音对数据及控制总线的影响。
图 3 TVS 应用场景示意图
在选用 TVS 时，需要掌握一些技巧。首先要确定被保护电路的工作电压，确保 TVS 的 VWM（反向切断电压）大于此值。TVS 的 VC（钳位电压）应小于被保护电路的损坏电压。TVS 的 PM（额定脉冲功率）需大于可能出现的峰值脉冲功率，IPP（峰值脉冲电流）要大于瞬态浪涌电流。在数据接口保护中，需要注意 TVS 的电容 C。此外，还应根据电路类型（交流 / 直流）选用合适的极性和封装结构，并考虑工作环境温度对 TVS 特性的影响。
“ESD 静电管” 并非术语，实际上它是用于静电放电（ESD）保护的二极管。在高速 I/O 端口，需要使用低电容 ESD 保护器件，以确保信号质量。这类器件需要符合 RoHS 与 IEC61000 - 4 - 2 标准，具有低电容、低触发电压、短响应时间等特性。
与 TVS 管相比，ESD 二极管更适合静电场合，而 TVS 管则更适合浪涌防护。ESD 二极管通常并联于电路中，在常态下不会影响线路的正常工作。当遇到异常过压时，它会迅速导通，将电压箝制在安全水平，过压消失后又会恢复常态。
在选型 ESD 静电防护二极管时，需要注意以下要点：要将其并联于被保护电路，且不影响正常工作；击穿电压应高于工作电压；根据浪涌电流选择脉冲峰值电流 IPP，确保箝位电压 VC 不超过芯片承受极限；对于高频信号，应选用低电容系列；可以使用 Array 式组件以节省空间并降低寄生阻抗；要确保线路电容足够低，如 USB 2.0 < 3pF，USB3.0 < 0.3pF 等；箝位电压需足够低，以保持系统的抗干扰能力。
ESD 保护二极管具有超快响应、超低电容、超低漏电流、超耐用性及符合行业标准等优势，已经广泛替代了传统静电防护器件，成为电子行业防静电保护的优选方案。
