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為什么部分ESD保護(hù)二極管采用 “雙向擊穿” 設(shè)計(jì)?
來(lái)源:音特電子 發(fā)布日期:2025-11-15 瀏覽次數(shù):324次
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首先 解釋雙向與單向的概念

  • “雙向擊穿” 設(shè)計(jì)是指二極管在正向和反向偏置時(shí)均能實(shí)現(xiàn)可控?fù)舸?,其核心是采用?duì)稱PN結(jié)結(jié)構(gòu)(如:P-I-N-P 或 N-I-P-N),正向?qū)〞r(shí)利用 “正向雪崩擊穿”,反向?qū)〞r(shí)利用 “反向雪崩/齊納擊穿”,適用于雙向信號(hào)通路(如差分信號(hào)、無(wú)極性電源)
  • “單向擊穿” 設(shè)計(jì)是指 ESD 保護(hù)器件僅在一個(gè)特定電流方向下發(fā)生擊穿導(dǎo)通,以此泄放靜電能量;反向則保持高阻阻斷狀態(tài),不影響電路正常工作的設(shè)計(jì)方案

其次 哪些場(chǎng)景適合用雙向或單向

雙向 ESD 二極管適用場(chǎng)景

雙向 ESD 二極管可在正、反兩個(gè)方向觸發(fā)擊穿,泄放靜電,不影響雙向傳輸?shù)男盘?hào)或電壓
  • 交流信號(hào)線路
  1. 適用原因:交流信號(hào)本身交替變化極性,雙向 ESD 能保護(hù)正負(fù)兩個(gè)方向的靜電沖擊,且不阻斷正常信號(hào)傳輸
  2. 典型應(yīng)用:音頻線路(AUX、耳機(jī)接口)、模擬信號(hào)線路(傳感器差分信號(hào))、射頻(RF)線路
  • 雙向數(shù)據(jù)接口
  1. 適用原因:接口信號(hào)雙向傳輸,靜電可能從任意方向侵入,雙向 ESD 可全面覆蓋保護(hù)
  2. 典型應(yīng)用:USB 2.0/3.0、HDMI、DP、以太網(wǎng)(RJ45)、I2C/SPI 總線(雙向通信)
  • 無(wú)極性電源或?qū)ΨQ電壓線路
  1. 適用原因:線路無(wú)固定正負(fù)極,或可能出現(xiàn)正負(fù)電壓波動(dòng),雙向 ESD 可應(yīng)對(duì)雙向過(guò)壓
  2. 典型應(yīng)用:未明確正負(fù)極的外接電源接口、對(duì)稱供電的工業(yè)控制線路

單向 ESD 二極管適用場(chǎng)景

單向 ESD 二極管僅在一個(gè)方向(正向或反向)擊穿導(dǎo)通,反向保持高阻,適合信號(hào) / 電流單向流動(dòng)的場(chǎng)景
  • 直流電源線路
  1. 適用原因:直流電源有固定正負(fù)極,靜電多從正向侵入,單向 ESD 可在正向擊穿泄放靜電,反向不影響電源正常供電
  2. 典型應(yīng)用:DC-DC 電源輸入口、電池供電線路、5V/12V 設(shè)備電源接口
  • 單向信號(hào)線路
  1. 適用原因:信號(hào)僅單方向傳輸,靜電風(fēng)險(xiǎn)集中在信號(hào)傳輸方向,單向 ESD 不干擾正常信號(hào)的單向流動(dòng)
  2. 典型應(yīng)用:串口 TX/RX(單工 / 半雙工模式)、GPIO 輸出引腳、打印機(jī)并行接口、傳感器輸出信號(hào)線路
  • 需保護(hù)反向耐壓的場(chǎng)景
  1. 適用原因:部分電路反向耐壓較低,單向 ESD 的反向高阻特性可避免反向漏電或擊穿,保護(hù)后端器件
  2. 典型應(yīng)用:二極管整流后的電路、MOS 管驅(qū)動(dòng)線路、精密模擬電路的單向供電支路

選型小技巧

  • 先判斷線路 “信號(hào) / 電流方向”:雙向傳輸→選雙向 ESD,單向傳輸 / 固定極性→選單向ESD
  • 再看“靜電侵入方向”:若靜電可能從正反雙向而來(lái)(如外部接口),優(yōu)先雙向;僅單一方向有風(fēng)險(xiǎn)(如內(nèi)部電源支路),可選單向

雙向 ESD 二極管(適配交流 / 雙向信號(hào)場(chǎng)景)

型號(hào)(行業(yè)通用系列,網(wǎng)站常見(jiàn)) 核心參數(shù) 應(yīng)用方案舉例
SMBJ6.5CA(雙向) 擊穿電壓~7.0V,鉗位電壓~10V,封裝 SOD-123 USB 3.0 接口保護(hù):用于移動(dòng)硬盤、U 盤的 USB 接口,抵御插拔時(shí)的雙向靜電,不影響數(shù)據(jù)雙向傳輸
SMCJ12CA(雙向) 擊穿電壓~13.5V,鉗位電壓~19V,封裝 SMC HDMI 2.0 接口保護(hù):電視、投影儀的 HDMI 接口,應(yīng)對(duì)正負(fù)方向靜電沖擊,保障音視頻信號(hào)穩(wěn)定傳輸
SOD-323 0402CA(雙向) 擊穿電壓~4.5V,鉗位電壓~6.5V,封裝 0402 耳機(jī)音頻接口保護(hù):智能手機(jī)、音響的 3.5mm 音頻口,適配交流音頻信號(hào),體積小不占 PCB 空間
ESD5Z6.8CA(雙向) 擊穿電壓~7.5V,鉗位電壓~10V,封裝 SOD-523 I2C 總線保護(hù):?jiǎn)纹瑱C(jī)、傳感器的 I2C 雙向通信線路,防止總線靜電導(dǎo)致的通信中斷

單向 ESD 二極管(適配直流 / 單向信號(hào)場(chǎng)景)

型號(hào)(行業(yè)通用系列,網(wǎng)站常見(jiàn)) 核心參數(shù) 應(yīng)用方案舉例
SMBJ5.0A(單向) 擊穿電壓~5.5V,鉗位電壓~8V,封裝 SOD-123 5V 直流電源接口保護(hù):路由器、監(jiān)控設(shè)備的 5V 電源輸入口,阻斷反向漏電,泄放正向靜電
P6KE12A(單向) 擊穿電壓~13V,鉗位電壓~20V,封裝 DO-15 12V 工業(yè)電源保護(hù):PLC、變頻器的 12V 供電支路,耐受大電流靜電,保護(hù)后端精密電路
SOD-123 1N6185A(單向) 擊穿電壓~6.8V,鉗位電壓~9.5V,封裝 SOD-123 串口 TX 引腳保護(hù):?jiǎn)纹瑱C(jī) UART_TX 單向輸出線路,防止靜電從輸出端侵入芯片,不影響信號(hào)發(fā)送
ESD3Z3.3A(單向) 擊穿電壓~3.6V,鉗位電壓~5V,封裝 SOD-323 鋰電池保護(hù)板:藍(lán)牙耳機(jī)、智能手表的鋰電池供電線路,適配低電壓直流場(chǎng)景,體
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