单向与双向ESD二极管核心差异解析

——静电放电（ESD）保护器件的关键选择依据

一、核心结构差异

1. 单向ESD二极管

   • 结构：仅包含一个PN结，具有明确的阳极（Anode）和阴极（Cathode）。
   • 电流方向：仅允许正向电流通过，反向电压超过击穿阈值时触发钳位保护。
   • 典型型号：
     • ESD12D101TR（±12V 耐压，峰值电流50A）
     • ESD24D450TR（±24V 耐压，峰值电流20A）

2. 双向ESD二极管

   • 结构：由两个背靠背的PN结构成，无极性区分。
   • 电流方向：可双向导通，正负电压瞬态均可触发保护。
   • 典型型号：
     • ESD12D090TA（±12V 耐压，双向对称保护）
     • ESD3V3B350TA（±3.3V 耐压，双向钳位）

二、工作原理对比

三、关键电气参数差异

1. 反向截止电压（Standoff Voltage）

   • 单向：如ESD5A600TR（+5V 耐压），仅保护正向过压。
   • 双向：如ESD5D150TA（±5V 耐压），对称保护正负瞬态。

2. 钳位电压（Clamping Voltage）

   • 单向在正向导通时钳位电压较低（如ESD15D400TR典型值15V）；
   • 双向在正负瞬态下钳位电压对称（如ESD8B100TA双向±30kV保护）。

3. 漏电流（Leakage Current）

   • 双向器件因结构复杂，漏电流略高（如ESD3V3D130TA漏电流<0.1μA）；
   • 单向器件漏电流更低（如ESD36A300TR仅0.01μA）。

四、应用场景选择指南

• 选单向ESD二极管若：

  • 电路为单极性直流信号（如电源输入、传感器直流输出）；
  • 需严格防止反向电流（如电池保护电路）。
  • 代表型号：ESD7B250TR（单向，15kV接触放电保护）。

• 选双向ESD二极管若：

  • 信号为交流或差分传输（如USB D+/D-、HDMI数据线）；
  • 需简化PCB布局（无极性，减少设计错误）。
  • 代表型号：ESD24D300TA（双向，30kV ESD保护）。

五、与TVS二极管的区别

• ESD二极管：
  • 专为纳秒级静电放电（ESD）设计，响应时间<1ns；
  • 低功耗（峰值电流通常<50A），封装小型化（如DFN1006-2L）。
• TVS二极管：
  • 针对微秒级浪涌（如雷击、EFT），耐受更高能量（如SMC15J系列达1500W）；
  • 用于电源端口保护，尺寸较大（如SMC封装）。

注：文档中所有型号（如ESDxx前缀）均为ESD专用保护器件，符合IEC61000-4-2标准（±30kV空气/接触放电），与功率型TVS应用场景严格区分。

总结：单向与双向ESD二极管的核心差异在于结构对称性和电流方向限制，直接影响其在直流/交流场景的适用性。选型时需结合信号类型、耐压需求及漏电流指标，同时严格区分ESD保护（纳秒级瞬态）与TVS浪涌保护（微秒级能量）的应用边界。