ESD 与 TVS 的基本定义

ESD指静电放电，是电荷在不同电位物体间转移的现象。

TVS（瞬变电压抑制二极管）是一种高效能保护器件，能在遭遇反向瞬态高能量冲击时迅速将高阻抗转为低阻抗，吸收浪涌功率，保护电子元件。

ESD静电放电保护的三种模型

ESD静电放电保护涉及三种主要模型。其中HBM（人体模型）和MM（机器模型）最为常用，确保人或设备对器件放电时器件不受损。HBM CLASS 1C模型模拟1000-2000V充电的100pF电容通过1500Ω电阻放电，而MM模型能量更大，无串联电阻，电容200pF，电压200-400V。两者放电特性不同，HBM峰值电流<0.75A，持续150ns；MM峰值电流<8A，仅5ns。雷击浪涌保护则涉及更高峰值电流和更长时间。

TVS 与 ESD 防护器件的核心区别

TVS与ESD防护器件两者的工作原理相似，但TVS电容值较高，适用于更广泛的电压保护场景；而ESD器件专为防静电设计，电容值低。简而言之，TVS更侧重于广泛的电压瞬变保护，而ESD则专注于静电防护。

ESD与TVS（瞬变电压抑制二极管）在原理上相似，但应用上有所区别。

ESD专注于防静电，要求低电容值（1-3.5pF最佳），而TVS电容值较高。测试显示，TVS在IEC61000-4-2标准下的保护性能远超贴片压敏电阻。压敏电阻通过物理吸收原理工作，易受损伤；TVS则采用半导体钳位原理，瞬间转移能量，对器件无影响。

TVS常用于初级和次级保护，抵御浪涌；ESD则专注于板级保护，对抗静电。选择时，TVS看重功率与封装，ESD则关注ESD评级（HBM/MM）及IEC61000-4-2标准等级，高速接口还需考虑容值。

结构上，TVS为两脚器件，ESD抑制二极管常为三脚，通过两个二极管串联形成。应用上，TVS在电源输入端防浪涌，保护后级电路；ESD二极管则连接电源与保护引脚，释放静电。

TVS瞬态抑制二极管

瞬态抑制二极管（TVS），作为高效能电路保护器件，能以pS级速度限制过高电压至安全范围，保护后级电路。其响应速度极快，分高低结电容型，适应不同频率需求。TVS能吸收高浪涌功率，工作阻抗在承受大脉冲时骤降，钳制电压于预定水平，响应时间仅10^-12秒。它分双向与单向，适用于交流与直流电路，有效防雷击、过电压等。关键电参数包括击穿电压V(BR)与最大反向脉冲峰值电流IPP，选型时需确保TVS的瞬态脉冲功率大于被保护对象的最大浪涌功率。

瞬态电压抑制二极管分类

极性：单极性与双极性。

用途：通用型（适用各种电路）与专用型（如交流电压、环保电流、数据线等特定保护器）。

封装及结构：轴向引线、双列直插阵列、贴片式、组件式、大功率模块式等。

瞬态电压抑制二极管应用广泛，涵盖计算机、通讯、电源、汽车、家电、仪器仪表等多个领域，保护设备免受瞬态电压冲击。

其特点包括：防止微处理器等因静电放电、电源浪涌等瞬间脉冲而失灵。吸收高电压脉冲，保护TTL等敏感器件，消除总线开关干扰。置于信号线与接地间，减少噪音对数据及控制总线的影响。

瞬态电压抑制二极管选用技巧

确定被保护电路的最大工作电压，确保TVS的VWM大于此值。

TVS的VC应小于被保护电路的损坏电压。

TVS的PM需大于可能出现的峰值脉冲功率，IPP大于瞬态浪涌电流。

数据接口保护需注意TVS的电容C。

根据电路类型（交流/直流）选用合适的极性和封装结构。

考虑工作环境温度对TVS特性的影响。

关键参数包括

VBR：最小击穿电压，决定TVS开始导通的点。

VWM：反向切断电压，应大于或等于被保护电路工作电压。

VC：最大钳位电压，不应超过被保护电路极限。

IPP：最大峰值脉冲电流，反映突波抑制能力。

PM：额定脉冲功率，衡量TVS的耐冲击能力。

lC：电容值，影响高频信号，需根据回路特性选择。

特性曲线中的关键点包括VBR、VRWM、VC、VF、IR、IT、IPP、IF，分别代表崩溃电压、维持电压、钳制电压、正向导通电压、逆向漏电流、崩溃测试电流、突波峰值电流和正向导通电流。

ESD 静电防护二极管

“ESD静电管”非专业术语，实为用于静电放电（ESD）保护的二极管。高速I/O端口需低电容ESD保护器件，以确保信号质量。这类器件需符合RoHS与IEC61000-4-2标准，特性包括低电容、低触发电压、短响应时间。

ESD二极管与TVS管相比，前者适合静电场合，后者适合浪涌防护。ESD二极管并联于电路，常态下不影响线路，遇异常过压则迅速导通，箝制电压至安全水平，过压消失后恢复常态。

ESD静电防护二极管选型要点

并联于被保护电路，不影响正常工作。

击穿电压高于最高工作电压。

根据最大浪涌电流选择脉冲峰值电流IPP，确保箝位电压VC不超芯片承受极限。

高频信号选用低电容系列。

使用Array式组件以节省空间并降低寄生阻抗。

确保线路电容足够低，如USB2.0<3pF，USB3.0<0.3pF等。

箝位电压需足够低，以保持系统抗干扰能力。

ESD保护二极管以超快响应、超低电容、超低漏电流、超耐用性及符合行业标准为优势，已广泛替代传统静电防护器件，成为电子行业防静电保护的优选方案。

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