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?

相关链接

FAQ

应用说明

以下文档也包含相关信息。

本文提及的公司名称、产品名称和服务名称可能是其各自公司的商标。

在新窗口打开