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DATE - 2025/06/19
​​為何在選型時應盡量使用單向TVS？
​​為何在選型時應盡量使用單向TVS？
在進行TVS（瞬態抑制二極體）元件選型時，許多工程師為了避免方向性問題，會直接選用雙向TVS。然而，若在未釐清訊號特性為單向還是雙向之前便貿然採用雙向TVS，可能導致ESD防護效果大打折扣。因此，了解訊號的極性特性，有助於選擇最合適的TVS元件並發揮最佳保護效能。

單向與雙向訊號的差異
訊號大致可分為單向與雙向兩類：
單向訊號（Unidirectional Signal）：指訊號線上僅出現正電壓或負電壓，具有單一極性，例如一般數位訊號、高電壓電源線等。
雙向訊號（Bidirectional Signal）：其電壓會同時包含正與負極性，常見於雙向通訊界面，例如Audio、RS232、RS485等。
了解訊號的電壓極性，是選擇TVS保護元件前最關鍵的一步。

單向與雙向TVS的電氣特性比較
單向TVS：適用於電壓僅有單一極性的訊號，能在遭受ESD突波（無論正或負）時提供快速箝位。由於其結構較簡單，同樣封裝尺寸下，單向TVS可擁有更大的晶片面積，有效降低箝位電壓與導通阻抗，進而提供更佳的防護效果。
雙向TVS：適合應用於電壓會交替變化為正負的訊號，避免單向TVS在負電壓期間導通造成訊號失真。其導通需正負極電壓均達崩潰電壓，對於負向突波的反應不如單向TVS敏捷。
需特別注意：選擇單向TVS時，訊號電壓不得超過TVS的崩潰電壓 (VBR)，否則在正常工作下即可能導通而影響系統運作。

單向與雙向TVS的應用場景與常見誤解
常見錯誤觀念認為單向TVS僅能保護正電壓突波，實則不然。單向TVS同樣可保護負電壓突波，其保護方式為正向導通 (forward conduction)，將負電壓箝位在約-0.7V。然而，若將單向TVS應用於雙向訊號線，將導致負向訊號遭箝位，造成波形失真，嚴重者可能導致通訊異常或系統當機。
舉例而言，若在RS232雙向訊號線上誤用單向TVS，-12V 的負向訊號將被單向TVS導通而限制為 -0.7V，造成通訊協議失真。
相反地，若將雙向TVS應用於單向訊號線，雖不會造成訊號誤動作，但保護效果將遠遜於單向TVS，尤其在負向ESD突波時，主晶片內建的單向ESD保護元件可能會先導通，進而承受過高電流導致損壞。
此外，雙向TVS需在正負極方向皆達崩潰電壓才能導通，在負電壓突波反應上明顯慢於單向TVS的forward導通 (-0.7V 箝位)，因此不利於處理系統級ESD衝擊。

單向TVS的優勢與選型建議
同封裝與崩潰電壓等級下，單向TVS通常擁有更低的箝位電壓，這來自其晶片設計上可利用更大面積進行導通電流的分擔，提升抑制能力與響應速度。因此，當訊號為單向時，選用單向TVS不僅能提高ESD抑制效率，還能降低對主晶片的干擾風險。
唯有在應用電壓為正負交替變化（如音訊與差動通訊）時，才建議使用雙向TVS元件。
無論是單向或雙向TVS，皆能有效應對正負極的突波，但其選擇應依據被保護訊號的實際電壓特性來決定：
單向訊號 → 優先選用單向TVS，以獲得更佳保護效果與系統穩定性。
雙向訊號 → 必須使用雙向TVS，以避免訊號被不當箝位。
​正確的TVS選型不僅影響ESD保護能力，也攸關系統的長期穩定性與產品壽命。