
普通二极管的正向导通电压VF与ESD保护二极管的正向击穿电压VBR_forward有何区别?

首先:普通二极管的VF:是正向偏置时PN结导通的门槛电压(硅管≈0.7V),导通后电流随电压缓慢增大,无“击穿”特性,正向电流过大时会因热损耗损坏
ESD管的VBR_forward:是正向偏置时发生雪崩击穿的电压,击穿后电流骤增(如:VBR_forward=6V 时,IR=1A),可承受短时大电流 100A,其设计目标是在正向ESD脉冲(如带正电的人体接触负极)时快速泄放电流
其次:从多个维度对比
| 对比维度 | 正向压降(VF) | ESD相关击穿电压(VBR) |
|---|---|---|
| 物理本质 | 二极管正向导通时的势垒压降,是载流子正向穿越PN结的能量损耗对应的电压差 | ESD冲击下二极管反向偏置时的临界击穿电压,是 PN 结绝缘能力被破坏的临界电压值 |
| 形成原因 | 正向偏置时,外电场削弱PN结内建电场,载流子(电子、空穴)克服势垒扩散形成电流,此时的电压降为VF | ESD带来的瞬时强反向电场,使PN结内载流子被加速到足够能量,引发雪崩击穿或齐纳击穿,此时的临界电压为 VBR |
| 电流方向 | 与电压极性一致(阳极接正、阴极接负),电流为正向导通电流 | 与电压极性相反(阴极接正、阳极接负),电流为反向击穿电流 |
| 核心影响因素 |
1. 半导体材料(硅管约 0.6-0.8V,锗管约 0.2-0.3V) 2. PN 结掺杂浓度 3. 结温(温度升高 VF 略降) 4. 正向导通电流 |
1. PN 结结构(结面积、耗尽层宽度) 2. 掺杂分布(高掺杂易齐纳击穿,低掺杂易雪崩击穿);3. 芯片尺寸与封装防护 |
| 典型数值范围 |
硅管:0.6~0.8V(小电流导通时) 锗管:0.2~0.3V |
普通二极管:几十~几百伏(ESD 冲击下的瞬时反向击穿电压,远高于 VF) |
VF 正向压降与VBR 击穿电压对于实际电路的影响:
应用场景限制:VBR 不足会让二极管在复杂电路中(如电源波动、外部干扰场景)频繁面临击穿风险,降低整个电路的可靠性
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