What is an ESD protection diode? Its working principle and selection method

What is an   protection  ? Its working principle and selection method

Electrostatic protection component (ElertroStatic Discharged Protection) anti-static tube  electrostatic , referred to as ESD, is an overvoltage, anti-static protection component, and is a device designed for I/O port protection in high-speed data transmission applications. This article collects and organizes some information, hoping to have a relatively large reference value for readers.

What is an ESD protection diode? In the electronics industry, ESD originally meant electrostatic discharge, but now it can be understood as anti-static, electrostatic protection, etc. ESD diodes, static electricity and discharge are the same. The principle of the esd protection diode is that when the voltage exceeds the conduction voltage of the diode, it will be grounded and discharged, and the normal signal will not reach the conduction voltage and will not pass through the ground loss, while the esd voltage exceeds the conduction voltage and will be discharged through the ground , to prevent damage to the interior.

How ESD Diodes Work

When the system is not abnormally disturbed and is working normally, the ESD electrostatic protection diode can be ignored and has no effect. But when the external interface voltage exceeds the breakdown voltage of the ESD diode, the ESD diode starts to function and shunts the current to ground.

There are three models of ESD, human body model (HBM) ESD (designed for chip production, assembly, and transportation processes), charged device model (CDM) ESD (designed for chip production, assembly, and transportation processes), IEC61000-4- 2 ESD (designed for everyday use). Among them, the IEC61000-4-2 level is the daily contact level. Under normal circumstances, it is divided into 4 levels:

Level 1: Contact discharge voltage 2KV, air discharge voltage 2KV

Level 2: contact discharge voltage 4KV, air discharge voltage 4KV

Level 3: contact discharge voltage 6KV, air discharge voltage 8KV

Level 4: contact discharge voltage 8KV, air discharge voltage 15KV

Selection method of  diode

Then, here comes the important question. There are so many ESD diodes, how to choose the right type?

1) Calculate the range of the interface signal amplitude to determine the working voltage of the ESD protection product.

2) Use unidirectional or bidirectional ESD electrostatic protection diodes depending on the signal type. The advantage of the single-channel bidirectional ESD diode is that any pin can be grounded, which facilitates the design.

3) Determine the maximum acceptable parasitic capacitance of the interface according to the signal rate. The higher the signal rate, the smaller the junction capacitance of the ESD diode is required.

4) Select the appropriate clamping voltage according to the maximum withstand voltage impact of the circuit system;

5) Ensure that ESD diode protection products can meet or exceed IEC 61000-4-2 level4

I believe that by reading the above content, you have a preliminary understanding of

ESD

protection diodes. At the same time, I hope that you will make a good summary during the learning process, so that you can continuously improve your professional level.