如何正确选择ESD二极管？

ESD二极管：静电保护原理、应用要求与分类

    确保电子产品符合IEC61000-4-2等主流ESD标准，需要系统设计师综合运用外壳设计、电路板设计、元件选择和软件修复等方法。其中，在输入/输出(I/O)连接器等关键电路节点使用保护元件至关重要。这类元件通常称为ESD二极管或瞬态电压抑制器(TVS)。

静电保护原理及应用要求

    许多集成电路(IC)具有敏感输入，在远高于正常工作电压的ESD应力下易受损。正常工作电压与器件受损电压之间存在一个安全过压区。该区与受损区有少许交叠，因为极短时间的大过压器件可能承受。

ESD二极管的作用是在静电事件期间将输入电压限制在安全过压区内，同时不影响系统正常工作性能。它被置于静电可能侵入点附近，旨在限制敏感节点的电压，并将电流导向地等不敏感节点。为此，ESD二极管必须在正常工作电压范围内呈现高阻抗（低泄漏），而在该范围之外呈现低阻抗，以分流电流并限制瞬态电压。

ESD二极管的具体要求因应用而异，但通常包括：

(1) 能承受预期ESD应力；

(2) 正常工作电压范围内高阻抗（低泄漏）；

(3) 正常工作电压范围外低阻抗；

(4) 适合应用的导通电压；

(5) 受应力时能从高阻抗快速切换到低阻抗；

(6) 对目标应用而言电容不过高。

ESD二极管器件分类

在比较具体TVS类型前，需理解两种分类：

1.  单向与双向保护：

    两者都能抑制正负向应力。

    双向ESD二极管：特性相对于零伏对称，适合保护电压基于零伏对称或双向的节点。

    单向ESD二极管：特性相对于零伏不对称，适合保护电压极性始终相同（如0-5V单极性）的节点。

2. 电压箝位与消弧：

    电压箝位器件：工作原理是从低电压时的高阻抗转换至高于导通电压时的低阻抗（无负阻抗区）。它通过提供接地的低阻抗通道对高于导通电压的电压进行箝位。

    消弧器件：在低电压时呈高阻抗，但当电压升高时触发新导通机制，导致电流增大伴随电压下降（具有负阻抗区），因此有时称为“骤回”器件。某些消弧器件的触发电压可能很高，但如果触发速度足够快，仍可提供保护。