Transzorb

Suppressordioden, auch Transient Voltage Suppressor Diode (TVS-Diode) genannt, sind Bauteile zum Schutz der Ein- und Ausgänge elektronischer Schaltungen vor kurzzeitigen Überspannungsimpulsen (Spannungstransienten), wie sie durch Schaltvorgänge im Netz oder nahe Blitzschläge auftreten.
Die Durchbruchspannung und der Leckstrom der Diode haben – außer bei einem Überspannungsereignis – idealerweise keinen Einfluss auf die zu schützende Schaltung.

Schaltzeichen

Die U/I-Charakteristik und der Aufbau ähneln denen einer Zenerdiode. Sie unterscheiden sich vor allem darin, dass die Suppressordiode eine steilere Kennlinie bei großen Strömen besitzen. Die Spannung steigt bei sehr hohen Strömen noch weniger an als bei Zenerdioden. Sie haben gegenüber Zenerdioden ein höheres Ableitvermögen. Wie auch Zenerdioden zeichnen sich Suppressordioden durch ihre kurze Integrationszeit im Bereich von Nanosekunden aus.
Zum Einsatz in Wechselspannungskreisen gibt es auch bipolare Suppressordioden, die aus gegeneinander in Reihe geschalteten Dioden bestehen, die sich unabhängig von ihrer Polung gleich verhalten.

Suppressordioden werden für eine Reihe eng tolerierter Durchbruchspannungen hergestellt.

TVS-Dioden gibt es als SMD- und bedrahtete Bauteile, als Arrays oder auch als Bauteil mit Schraubgewinde.

Typische Bauteilwerte

• Spitzenleistung von ≈200 bis 30 000 W
• Unterbindungszeit bis 20 µs (TVSD), bzw. bis 1000 µs (Power-TVSD)

Weitere kennzeichnende Bauteilwerte:

• Leckstrom (einige µA) ist der Strom bei Nenn-Einsatzspannung, er sollte möglichst klein sein
• Schutzpegel ist die bei einem definierten Strom (z. B. 50 A) am Bauteil anliegende Spannung. Er sollte möglichst wenig über der zu schützenden Spannung liegen, die nachfolgende elektronische Schaltung sollte diesen Pegel vertragen.

Anwendungen

TVS-Dioden werden vor allem zum Schutz von empfindlichen Bauteilen und Signaleingängen vor einmaligen, zeitlich begrenzten Überspannungen (Transienten), wie ESD-Ereignissen, Störungen durch Schaltvorgänge oder Gewitter eingesetzt.
Gelegentlich werden mit ihnen auch Induktionsüberspannungen, z. B. von Relaisspulen, gegen Masse abgeleitet. Die Dioden verursachen, solange sie nicht thermisch zerstört werden, im Gegensatz zu gasgefüllten Überspannungsableitern keinen Spannungseinbruch der zu schützenden Spannung und sind daher nach dem Ansprechen auch ohne Stromunterbrechung weiter einsatzbereit.

Alternativ zu Suppressordioden werden insbesondere bei Spannungen ab etwa 100 V auch Varistoren eingesetzt. Diese haben jedoch eine etwas längere Ansprechzeit und einen höheren Schutzpegel. Darüber hinaus gibt es die schon erwähnten Gasableiter als Grobschutzelemente.

Bei zeitlich unbegrenzten Überspannungen, wie sie beispielsweise bei defekten Netzteilen auftreten können, kommt es zur Überhitzung der TVS-Diode, meistens mit thermischem Versagen, wodurch der Überspannungsschutz dann entfällt. Zum Schutz vor zeitlich unbegrenzten Überspannungen ist eine sogenannte Klemmschaltung vorzusehen.

Markennamen

TVS-Dioden werden von diversen Halbleiterherstellern unter geschützten Markennamen vermarktet. Einige bekannte Markennamen für TVS-Dioden sind:

• Transil – Markenname von ST Microelectronics;
• Transzorb – Markenname von Vishay (ehemals General Semiconductor).