ESD保护二极管的典型电气特性是什么？

下文介绍了ESD保护二极管的关键电气特性：反向工作峰值电压钳位电压、动态电阻和反向工作峰值电压。这些电气特性是表明保护性能等指标的重要特性。

现在我们来探讨一下ESD保护二极管的基本电气特性。这类二极管在保护集成电路（IC）等敏感元件受到有害静电放电（ESD）影响方面具有至关重要的作用。虽然ESD保护二极管的一些电气特性类似于齐纳二极管，但ESD保护二极管具有专门针对其保护功能量身定制的独特特性。

ESD保护二极管在正常条件下不工作。仅当ESD等异常脉冲进入时，该二极管才会导通，从而使IC等受保护对象免受不必要的有害能量的影响。因此，以下几方面的特性很重要。

  • 在正常条件下不导通（不会造成通过信号失真）→ 反向工作峰值电压（VRWM）
  • 当产生ESD等异常脉冲时能可靠地导通 → 钳位电压（VC）
  • 防止被保护元件受到异常脉冲的影响 → 钳位电压（VC）、动态电阻（RDYN）

下面将逐一介绍每个特性。

反向工作峰值电压VRWM：
在正常条件下，ESD保护二极管保持不运转状态并且传导非常小的电流（小于反向电流IR）。VRWM表示在不触发二极管的情况下可施加的最大反向电压。超过此电压就会导致钳位。
对于信号线，需确保最大电压（VIN）不超过VRWM。
另请参阅下面的常见问题。
如何根据需要保护的信号线的电压电平选择TVS二极管（ESD保护二极管）？

图1：I<sub>F</sub>-V<sub>F</sub>电气特性定义曲线图
图1：IF-VF电气特性定义曲线图
图2：ESD保护二极管插入示例
图2：ESD保护二极管插入示例

钳位电压VC：
即施加大电流时的导通电压。类似特性包括齐纳二极管的反向击穿电压VBR和齐纳电压VZ。VBR和VZ通常由小电流（几毫安）定义。
顾名思义，静电放电（ESD）可视为积累电荷释放的放电＝电流。因此，钳位电压是指ESD等现象发生时阳极与阴极之间的电压值（施加于被保护元件的电压）的测量值。
用于测量的波形是IEC61000-4-5规定的电流脉冲（图3）。峰值电流也因产品而异，但为0.5A至60A的大电流。钳位电压是指在向ESD保护二极管的反方向施加此脉冲电流时端子之间的最大电压。
关于IEC61000-4-5，请参阅下面的常见问题。
什么是IEC61000-4-5？

图3：IEC61000-4-5定义的电流脉冲波形
图3：IEC61000-4-5定义的电流脉冲波形

反向击穿电压VBR：
即二极管在反向电压方向的升压。虽然有时会与钳位电压混淆，但该电压是约1mA至5mA的小电流通过时的电压值。

动态电阻RDYN：
即在反向电压方向具有不同电流的两点处的钳位电压VC的斜率。VC一般作为判断保护性能的标准。动态电阻较低的产品可抑制大电流时的电压上升。
对于动态电阻测量，使用具有不同电流值的两个TLP波形代替IEC6100-4-5波形。下面的定义与一般电阻相同。
RDYN＝ΔVTLP / ΔITLP =（VTLP2 – VTLP1）/（ITLP2 – ITLP1）
对于钳位电压VC相同的产品，如果动态电阻较大，则大电流时钳位电位较高。（图1中的红色虚线）
因此，在钳位电压相同的情况下，即可称动态电阻越低的产品，其保护性能越好。
关于TLP，请参阅下面的常见问题。
什么是TLP测试？

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TVS二极管基础知识（ESD保护二极管）
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