Eine Transient-Spannungs-Unterdrückungsdiode, auch als TVS bekannt, ist ein elektrisches Gerät, das Spannungsspitzen von einem Stromkreis ableitet oder ableitet, um ihn zu schützen. Elektronische Bauelemente mit TVS-Dioden eignen sich auch zum Schutz von Schaltkreisen vor elektrostatischer Entladung (ESD). Elektrostatische Entladung tritt auf, wenn jemand physischen Kontakt mit einem Stromkreis hat, der ein anderes elektrisches Potenzial hat, und kann empfindliche elektrische Komponenten zerstören oder beschädigen. Aus diesem Grund müssen Computerhardware und andere wertvolle Elektronik ESD-Tests bestehen, um einer gewissen elektrostatischen Entladung standzuhalten, bevor sie verkauft werden können. Die Transient-Spannungs-Unterdrückungsdiode ist ein wichtiger Bestandteil dieses Schutzschemas.
In TVS-Anwendungen werden häufig zwei gängige Arten von Schaltungsschutzdioden verwendet. Dies sind die Silizium-Avalanche-Diode (SAD) und die Zener-Diode. Wenn die Spannung in einer Schaltung einen Durchbruchspegel überschreitet, wenn sie eine TVS-Diode erreicht, leitet die Diode die Spannung in umgekehrter Richtung zurück. Sowohl die SAD- als auch die Zener-Diode arbeiten auf diese Weise. Sie unterscheiden sich in den Temperaturänderungen, denen sie bei der Umkehrspannung unterliegen, was in Schaltungen wichtig sein kann, in denen der Zeitpunkt von Temperaturschwankungen kritisch ist. Zener-Dioden erfahren einen Temperaturanstieg, wenn der Spannungswiderstand abnimmt, und SADs haben einen Temperaturanstieg, wenn der Spannungswiderstand zunimmt.
Die am häufigsten in empfindlichen Schaltkreisen wie in Kameras, Mobiltelefonen und Handheld-Computern verwendete Diode zur Unterdrückung von Transienten ist das SAD-Design. Sie sind im Stromkreis gegenläufig in Reihe geschaltet, so dass sie sowohl gegen positive als auch gegen negative Spannungsspitzen schützen können. Typischerweise bieten sie eine Sperrabstandsspannung, bei der sie fünf Volt aktivieren, und eine Durchbruchspannung, bei der sie den Strom von 10 Volt vom Stromkreis wegleiten, beide in Gleichstrom (DC).
Da eine Diode zur Unterdrückung von transienten Spannungen den Widerstand von Spannungsspitzen in Wärme umwandelt, bestimmt ihre physikalische Größe, wie viel Spannung sie unterdrücken kann. Eine kleine Diode zur Unterdrückung von Transientenspannungen könnte durch eine Spitzenspannungsspitze zerstört werden und die Schaltung trotzdem funktionstüchtig, aber ungeschützt lassen. Größere potenzielle Spannungsspitzen erfordern daher größere TVS-Komponenten.
Die TVS-Diode muss auch in dem Stromkreis platziert werden, wo das Signal oder der elektrische Strom zuerst eintritt, sonst würde sie Elemente der Schaltung vor ihrem Standort nicht schützen. Eine weitere Funktion einer TVS-Diode besteht darin, dass sie bei einer sogenannten Klemmspannung eingreift, der maximalen Spannung, die sie passieren lässt. Dieser Spannungspegel liegt unter der Spitzenspannung, die die Schaltung verarbeiten kann, ohne Schaden zu nehmen, und bietet eine zusätzliche Sicherheitsmarge beim Schutz der Schaltung.