我可以(ab)使用晶体管作为 ESD 保护二极管吗?

电器工程 二极管 bjt 保护 静电放电 黑客攻击
2022-01-26 08:19:08

MIDI 规范建议使用快速开关二极管来保护光耦合器的 LED 免受可能超过其反向电压的 ESD:

MIDI 输入,二极管突出显示

但这是唯一使用的二极管;如果我可以用电路中其他地方已经使用的一些组件替换它,我可以简化 BOM。那么为什么不使用通用晶体管的PN结呢?

1N4148相比,2N3904的反向击穿电压更小,但这在此应用中无关紧要,因为 LED 会钳制这样的电压。电容或最大电流等其他参数是可比的。所以这看起来好像晶体管可以工作,不是吗?

BJT 作为二极管 - 选择

应该使用哪个结,基极/发射极,基极/集电极,还是两者兼而有之?以及如何处理未使用的结?

4个回答

是的,没有问题。只需将集电极连接到基极并将其用作二极管即可。不涉及虐待。二极管,即使是 LL4148,也比连接二极管的晶体管更坚固,但这在这里不应该成为问题。

这是响应中的轻微过冲,LED 开路并按照我的建议连接 2N3904(通过 220R 电阻输入 +/-10V),在 LTSpice 中以 1ns 最大步长模拟 10ns 上升和下降时间:

在此处输入图像描述

Ferranti 的应用报告E-Line Transistor Applications讨论了各种二极管连接(第 70 页):

使用 ZTX300 (BCW10) 作为二极管

描述了三种可能的连接方法:

  1. 集电极/基极(发射极连接到基极)。
    这种连接使二极管具有中等恢复时间、小电容和高反向电压,由集电极-基极结决定。
  2. 基极/发射极(集电极连接到基极)。
    二极管恢复时间短、电容小、反向电压低决定了基射结。
  3. 基极/发射极(集电极连接到发射极)。
    二极管反向恢复时间长,电容大,由基射结决定的反向电压低。

晶体管作为二极管连接

Method of   Recovery Time nSec.        Capacitance pF
Connection  IF=IR=10mA. R=50Ω    at zero   at reverse voltage
                                 voltage   -10V      -5V
----------  -------------------  -------  --------  --------
 1            89                   7        3
 2             2.7                 7                  3.5
 3           244                  13                  5.5

所引用的恢复时间是负输入脉冲达到其最终值的 10% 与反向电流达到其最大值的 10% 之间的间隔。

该图显示了电容随反向电压的变化。

电容随反向电压的变化

所以连接 2 会给出与 1N4148 最相似的行为。

老实说,我还没有尝试过。所以我要“在理论上”。

您可能可以使用 BC 或 BE 结。不过,我不建议使用二极管连接 BJT。如果您只是在寻找速度,并且由于您不是在寻找反向电压容差,那么您可能会得到更多trr出 BE 结。因为底座很薄(按设计),我希望响应非常快——大约是快速开关二极管。泄漏几乎肯定会好很多,也是。尤其是 BE 结。

查看 Analog 的 OP77 数据表中的图 35。您会看到与您正在谈论的内容类似的内容。但是,他们使用的是 BC 结,可能是因为击穿电压较大。(BE 结通常不能承受太多——通常是 5 或 6 伏。)

但是,作为ESD二极管呢?我不知道是什么20kV静态 zap 可能会。

我认为二极管的最替代方案是示意图 2,要采取的联盟是你应该在发射极和基极之间使用一个电阻器来保护晶体管。