径万里兮度沙漠,为君将兮奋匈奴。路穷绝兮矢刃摧,士众灭兮名已隤。老母已死,虽欲报恩将安归! - (汉)李陵
李陵为名将李广之孙,武帝时,他率领五千士兵,抵挡数倍于己的匈奴人。最后因士卒乏食、兵矢既尽、救兵不至,不得已而投降,尔后武帝一怒之下诛杀其母亲及妻子。
在电子产品的防护设计中,TVS奋战在一线,与李陵将军的角色相像。而且TVS损坏后,在实验室复现不出来故障场景时,也会被某些工程师误会,认为单单就是它的缺陷导致手机不开机。
殊不知,浪涌环境复杂、千变万化,正是TVS的牺牲,保全了大局,才最大程度降低维修成本以及避免更为严重的、与手机安全相关的故障(如起火、爆炸)。
我们都知道TVS的核心作用是钳位,当瞬间过电压超过其击穿电压时,它会迅速从高阻态变为低阻态,将大电流泄放到地,从而保护后端电路。但如果这个瞬态能量超过了TVS本身能承受的极限,它会因发热而烧毁,有时也能在外表看到烧蚀的痕迹,如下图。但失效后的表现是什么样的呢?是短路还是开路?

短路失效模式
根据本人的从业经验,对于损坏后的TVS管,你可以用万用表测试下,绝大多数情况下均表现为短路。
TVS内部核心结构是PN结,在过热烧毁时,物理结构被熔融在一起,故呈现短路状态,可参考如下开封后的图片。

业界还能根据TVS的烧毁形貌,判断是瞬时烧毁还是持续烧毁,有如下的不同:

需要说明的是,TVS失效后的表现对系统有影响。如果TVS是短路失效,它会将故障高压持续拉低,从而确保后级的核心器件不被高压损坏,即牺牲自己,保全主电路。
但缺点是电路从此就异常了,因为短路后的TVS也会把相关电源拉至过流保护。以手机为例,表现为不开机或不充电,上电就过流关断等。
开路失效模式
开路失效情况相对少见,但有时也会发生,通常为如下情况:
- 过应力事件的能量过于巨大且迅速,可能直接将TVS管内部的连接线或PN结汽化、炸裂,直接给干开了。
- TVS短路失效后,但没触发电源过流保护,两端仍有电应力,于是反复的烧,最终把TVS烧开路。

TVS开路后,电路可能仍能正常工作,但已失去了保护功能。当再有过压事件来临,后级电路将直接暴露在高压下,可能导致灾难性的损坏。
性能劣化
还有一种尴尬状态,这种情况介于短路和断路之间,TVS此时并未完全短路或开路,但其关键参数已严重偏离标准值。相当于也是废了,失去了保护功能。此外还可能导致系统漏电流加大,相关模块概率性异常等。