ESD保护二极管被安置在信号线和地线(GND)之间,其角色是维护受保护设备(DUP)不受电压尖峰的干扰。在正常的工作状态下,也就是缺乏ESD浪涌时,只有极小的电流(IR)会通过二极管,这时二极管的反向击穿电压(VBR)是高于信号线上的电压的,因此,实际上几乎没有电流会流过ESD保护二极管。但是,一旦信号线上出现了超过反向击穿电压(VBR)的浪涌电压,ESD保护二极管就会将大部份电流导向地线(GND),这样能够有效地将浪涌电压限制在低于反向击穿电压(VBR)的水平。
ESD保护二极管的基本工作原理可以从以下几个方面进行解释:
- 正向导通特性:
ESD保护二极管与普通二极管一样具有单向导电性。在正向偏压下(即阳极相对于阴极呈正电位),二极管导通,允许电流流过;而在反向偏压下(阳极相对于阴极呈负电位),二极管截止,阻止电流流过。
- 反向击穿特性:
当ESD保护二极管处于反向偏压时,它会表现出很高的电阻,阻止电流的流动。然而,当反向电压超过二极管的击穿电压时,二极管会发生击穿,从而允许大电流流过。这个设计使得在正常情况下二极管不影响电路,而一旦出现高电压ESD事件时,二极管可以快速动作以保护电路。
- 快速电荷转移:
当静电放电发生时,大量的电荷会迅速尝试找到释放路径。ESD保护二极管设计为能快速响应,其击穿电压通常远低于被保护电路元件的最大耐受电压。这意味着在静电放电过程中,保护二极管会在其他敏感元件受损之前先击穿并导通,提供了一个低阻抗的路径,将静电电荷安全地引导至地线(GND)。
综上所述,ESD保护二极管通过其独特的电气特性,为电子电路提供了一种简单而有效的保护机制。它们能够在静电放电发生时迅速导通,提供一个安全的电荷释放路径,并在事件过后自动恢复,从而保障了电子设备的稳定性和可靠性。
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