ESD 與 TVS 嘅基本定義
ESD 係指靜電放電，即係電荷喺唔同電位物體之間轉移嘅現象。
TVS（瞬態電壓抑制二極管） 係一種高效能保護器件，當佢遇到反向瞬態高能量衝擊時，可以迅速將高阻抗轉為低阻抗，吸收浪湧功率，從而保護電子元件。
ESD 靜電放電保護嘅三種模型
ESD 靜電放電保護主要涉及三種模型。當中 HBM（人體模型） 同 MM（機器模型） 最為常用，確保人或者設備對器件放電時，器件唔會受損。HBM CLASS 1C 模型模擬一個充滿 1000-2000V 電嘅 100pF 電容，透過 1500Ω 電阻放電；而 MM 模型能量更大，冇串聯電阻，電容係 200pF，電壓 200-400V。兩者放電特性唔同，HBM 峰值電流 < 0.75A，持續 150ns；MM 峰值電流 < 8A，但只有 5ns。至於雷擊浪湧保護，就涉及更高嘅峰值電流同更長嘅時間。
TVS 與 ESD 防護器件嘅核心分別
TVS 同 ESD 防護器件兩者嘅工作原理相似，但 TVS 電容值比較高，適用於更廣泛嘅電壓保護場景；而 ESD 器件就專為防靜電而設計，電容值好低。簡單嚟講，TVS 更加側重於廣泛嘅電壓瞬變保護，而 ESD 就專注於靜電防護。
ESD 同 TVS（瞬態電壓抑制二極管）喺原理上相似，但應用上就有分別。ESD 專注防靜電，要求低電容值（1-3.5pF 最佳）；TVS 電容值就比較高。測試顯示，TVS 喺 IEC61000-4-2 標準下嘅保護性能遠遠超越貼片壓敏電阻。壓敏電阻透過物理吸收原理工作，容易受損；TVS 就採用半導體鉗位原理，瞬間轉移能量，對器件本身冇影響。
TVS 通常用於初級同次級保護，抵禦浪湧；ESD 就專注於板級保護，對抗靜電。選擇嗰陣，TVS 主要睇功率同封裝，ESD 就要關注 ESD 評級（HBM/MM）及 IEC61000-4-2 標準等級，如果係高速接口，仲要考慮容值。
結構上，TVS 係兩腳器件，ESD 抑制二極管通常係三腳，透過兩個二極管串聯形成。應用上，TVS 喺電源輸入端防浪湧，保護後級電路；ESD 二極管就連接電源同保護引腳，用嚟釋放靜電。
TVS 瞬態抑制二極管
瞬態抑制二極管（TVS），作為高效能電路保護器件，能夠以皮秒（pS）級嘅速度將過高電壓限制喺安全範圍之內，保護後級電路。佢嘅響應速度極快，分高低結電容型，適應唔同頻率需求。TVS 能夠吸收高浪湧功率，工作阻抗喺承受大脈衝時會急降，將電壓鉗制喺預定水平，響應時間淨係 10⁻¹² 秒。佢分雙向與單向，適用於交流與直流電路，有效防雷擊、過電壓等。關鍵電參數包括擊穿電壓 V(BR) 同最大反向脈衝峰值電流 IPP，選型時要確保 TVS 嘅瞬態脈衝功率大過被保護物件嘅最大浪湧功率。
瞬態電壓抑制二極管分類
· 極性：單極性與雙極性。
· 用途：通用型（適用各種電路）與專用型（例如交流電壓、環保電流、數據線等特定保護器）。
· 封裝及結構：軸向引線、雙列直插陣列、貼片式、組件式、大功率模塊式等等。
瞬態電壓抑制二極管應用廣泛，涵蓋電腦、通訊、電源、汽車、家電、儀器儀表等多個領域，保護設備免受瞬態電壓衝擊。
其特點包括：防止微處理器等因靜電放電、電源浪湧等瞬間脈衝而失靈。吸收高電壓脈衝，保護 TTL 等敏感器件，消除總線開關干擾。置於信號線與接地之間，減少噪音對數據及控制總線嘅影響。
瞬態電壓抑制二極管選用技巧
1. 確定被保護電路嘅最大工作電壓，確保 TVS 嘅 VWM 大過呢個值。
2. TVS 嘅 VC 應該要細過被保護電路嘅損壞電壓。
3. TVS 嘅 PM 需要大過可能出現嘅峰值脈衝功率，IPP 要大過瞬態浪湧電流。
4. 數據接口保護需要注意 TVS 嘅電容 C。
5. 根據電路類型（交流/直流）選用合適嘅極性同封裝結構。
6. 考慮工作環境溫度對 TVS 特性嘅影響。
關鍵參數包括：
· VBR：最小擊穿電壓，決定 TVS 開始導通嘅點。
· VWM：反向切斷電壓，應大過或等於被保護電路工作電壓。
· VC：最大鉗位電壓，唔應該超過被保護電路嘅極限。
· IPP：最大峰值脈衝電流，反映突波抑制能力。
· PM：額定脈衝功率，衡量 TVS 嘅耐衝擊能力。
· lC：電容值，影響高頻信號，需要根據回路特性嚟選擇。
特性曲線中嘅關鍵點包括 VBR、VRWM、VC、VF、IR、IT、IPP、IF，分別代表崩潰電壓、維持電壓、鉗制電壓、正向導通電壓、逆向漏電流、崩潰測試電流、突波峰值電流同正向導通電流。
ESD 靜電防護二極管
「ESD 靜電管」其實唔係專業術語，實際上係指用於靜電放電（ESD）保護嘅二極管。高速 I/O 端口需要低電容嘅 ESD 保護器件，以確保信號質素。呢類器件需要符合 RoHS 同 IEC61000-4-2 標準，特性包括低電容、低觸發電壓、短響應時間。
ESD 二極管同 TVS 管相比，前者適合靜電場合，後者適合浪湧防護。ESD 二極管並聯喺電路，常態下唔影響線路，遇到異常過壓就會迅速導通，將電壓箝制喺安全水平，過壓消失後就恢復常態。
ESD 靜電防護二極管選型要點
1. 並聯喺被保護電路，唔影響正常工作。
2. 擊穿電壓要高過最高工作電壓。
3. 根據最大浪湧電流選擇脈衝峰值電流 IPP，確保鉗位電压 VC 唔會超過芯片可以承受嘅極限。
4. 高頻信號要選用低電容系列。
5. 使用 Array 式組件慳位同降低寄生阻抗。
6. 確保線路電容夠低，例如 USB2.0 要<3pF，USB3.0 要 <0.3pF 等等。
7. 鉗位電壓需要夠低，以保持系統嘅抗干擾能力。
ESD 保護二極管以超快響應、超低電容、超低漏電流、超耐用性及符合行業標準為優勢，已經廣泛取代傳統靜電防護器件，成為電子行業防靜電保護嘅首選方案。