Варистор или TVS: когда что выбирать

И оксидно-цинковый варистор, и TVS-диод используют для защиты от ESD и перенапряжений, но ведут себя по-разному. Коротко: TVS обычно даёт более низкое напряжение ограничения и меньшее динамическое сопротивление, варистор лучше поглощает энергию и дешевле в сопоставимых задачах питания.

Механизм

Варистор — это поликристаллическая оксидно-цинковая керамика: множество микроскопических переходов на границах зёрен. Ниже варисторного напряжения он ведёт себя как изолятор с током утечки в микроамперах; выше — сопротивление падает до единиц ом, ток растёт очень круто. Собственное время туннельного пробоя материала — доли наносекунды.

TVS — это полупроводниковый p–n-переход в режиме лавинного пробоя. Он тоже переходит из высокого сопротивления в низкое, но почти не имеет «зернового» объёма для поглощения энергии: импульс в основном уводится в общую землю. Остаточное напряжение при этом обычно ниже, чем у варистора сопоставимого класса.

Что это значит на плате

TVS уместен там, где защищаемый узел плохо переносит даже короткое высокое напряжение — аудиотракт, микрофон, чувствительный I/O. Нужно помнить, что энергия не «исчезает» внутри прибора, а уходит в землю и может затронуть соседние цепи.

Варистор (особенно многослойный чип) лучше подходит для узлов питания и мест с большей импульсной энергией: он часть энергии поглощает. Расхожее мнение, что «варистор всегда медленнее TVS», относится скорее к выводным сетевым MOV с длинными выводами (паразитная индуктивность), а не к чип-варистору. И чип-MOV, и TVS в принципе успевают за фронтом типового ESD (около 1 нс).

Итог: смотрите не на маркетинговое «быстрее», а на допустимое напряжение узла, энергию импульса, ёмкость линии и цену. Часто правильный ответ — комбинация.