目前，物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備、智能手機和其他移動設(shè)備無處不在。隨著頻繁插拔USB、Lightning接口和其他線纜，這些電子設(shè)備很容易受到ESD電擊，因此，提供系統(tǒng)級ESD保護比以往任何時候都更加重要。ESD靜電二極管是一種廣為人知的靜電防護解決方案。下面介紹ESD靜電二極管的工作原理。

ESD靜電二極管利用pn結(jié)二極管的齊納擊穿*。如下圖所示，pn結(jié)二極管在大約0.7 V時正向?qū)ǎ邶R納電壓（VZ）處開始反向?qū)?，齊納電壓因二極管而異。ESD靜電二極管利用pn結(jié)反向偏置特性。

如圖1所示，ESD靜電二極管沿信號線或控制線連接在受保護器件（DUP）和暴露在ESD環(huán)境下的連接器之間。除齊納電壓（VZ）外，ESD靜電二極管還具有反向偏壓特性，稱為反向工作峰值電壓（VRWM）。VZ是ESD靜電二極管導(dǎo)通時的最小電壓，而VRWM是其保持關(guān)斷狀態(tài)的最大電壓。ESD靜電二極管總是反向偏置連接。設(shè)VIN為ESD靜電二極管連接的信號線的電壓。那么，當(dāng)GND < VIN ≤ VRWM時，二極管不導(dǎo)通。

假設(shè)正常工作期間ESD浪涌進入系統(tǒng)。

正常工作期間，ESD靜電二極管保持關(guān)斷。
這種狀態(tài)下，由于pn結(jié)形成耗盡區(qū)，它們充當(dāng)電容器，總電容為CT。CT因二極管而異，可低至0.2 pF。

當(dāng)施加ESD或其他過壓時，ESD靜電二極管導(dǎo)通。

此時，ESD靜電二極管可視為由電壓源和具有微小動態(tài)電阻（RDYN）的電阻器組成。相對于二極管正向偏置時，電壓源提供正向電壓（VF），當(dāng)電壓源相對于二極管反向偏置時，提供鉗位電壓（VC），即大電流區(qū)定義的齊納電壓。

關(guān)斷狀態(tài)下，ESD靜電二極管充當(dāng)電容器，導(dǎo)通狀態(tài)下，充當(dāng)電壓源和微型電阻。選擇高頻線路ESD靜電二極管時，還應(yīng)注意總電容。

現(xiàn)在，我們來考慮ESD靜電二極管導(dǎo)通時的微小動態(tài)電阻（RDYN）。

下圖顯示最簡單的電路配置，表示電壓過高（如ESD浪涌電壓）情況下，電流在電路中的流動。

ESD保護電路與DUP并聯(lián)，如上所示。因此，施加在ESD靜電二極管兩端的ESD浪涌電壓（VESD）也加在DUP兩端。（實際上，由于電路板走線的寄生電感和電容，施加到ESD靜電二極管和DUP的電壓和時間略有不同。）流入DUP（IPro）的電流受其內(nèi)部有源電路狀態(tài)的影響，并取決于VESD。
因此，保護DUP最重要的是減小VESD ，這取決于ESD靜電二極管的鉗位電壓。

圖5顯示導(dǎo)通狀態(tài)下ESD靜電二極管的等效電路，其中包括與鉗位電壓源串聯(lián)的動態(tài)電阻。這意味著隨著IESD增加，鉗位電壓產(chǎn)生壓降。
ESD是當(dāng)兩個帶電物體相互接觸時靜電突然放電。（有關(guān)詳細信息，請參閱FAQ“什么是靜電放電（ESD）？”）。
什么是靜電放電（ESD）?

就像電容器放電一樣，ESD在接觸后立即釋放極高的電流。例如，ESD抗擾度測試標準61000-4-2中規(guī)定的ESD波形的峰值電流高達30 A。假設(shè)ESD靜電二極管的動態(tài)電阻為0.5 Ω。那么，ESD峰值電流會產(chǎn)生15 V 瞬時壓降。
因此，為了提高保護性能，考慮到由此產(chǎn)生的壓降，選擇不僅具有低鉗位電壓，而且具有低動態(tài)電阻的ESD靜電二極管是很重要的。

圖7表示ESD是瞬間施加的高頻脈沖。因此，應(yīng)注意ESD保護二極管的位置和走線，以便獲得最佳性能。

有關(guān)詳細信息，請參閱FAQ“TVS二極管（ESD保護二極管）的電路板設(shè)計注意事項”。