Why Do Some ESD Protection Diodes Use "Bidirectional Breakdown" Design?

首先 解释双向与单向的概念

• “双向击穿” 设计是指二极管在正向和反向偏置时均能实现可控击穿，其核心是采用对称PN结结构（如：P-I-N-P 或 N-I-P-N），正向导通时利用 “正向雪崩击穿”，反向导通时利用 “反向雪崩/齐纳击穿”，适用于双向信号通路（如差分信号、无极性电源）
• “单向击穿” 设计是指 ESD 保护器件仅在一个特定电流方向下发生击穿导通，以此泄放静电能量；反向则保持高阻阻断状态，不影响电路正常工作的设计方案

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其次 哪些场景适合用双向或单向

双向 ESD 二极管适用场景

• 交流信号线路

1. 适用原因：交流信号本身交替变化极性，双向 ESD 能保护正负两个方向的静电冲击，且不阻断正常信号传输
2. 典型应用：音频线路（AUX、耳机接口）、模拟信号线路（传感器差分信号）、射频（RF）线路

• 双向数据接口

1. 适用原因：接口信号双向传输，静电可能从任意方向侵入，双向 ESD 可全面覆盖保护
2. 典型应用：USB 2.0/3.0、HDMI、DP、以太网（RJ45）、I2C/SPI 总线（双向通信）

• 无极性电源或对称电压线路

1. 适用原因：线路无固定正负极，或可能出现正负电压波动，双向 ESD 可应对双向过压
2. 典型应用：未明确正负极的外接电源接口、对称供电的工业控制线路

单向 ESD 二极管适用场景

• 直流电源线路

1. 适用原因：直流电源有固定正负极，静电多从正向侵入，单向 ESD 可在正向击穿泄放静电，反向不影响电源正常供电
2. 典型应用：DC-DC 电源输入口、电池供电线路、5V/12V 设备电源接口

• 单向信号线路

1. 适用原因：信号仅单方向传输，静电风险集中在信号传输方向，单向 ESD 不干扰正常信号的单向流动
2. 典型应用：串口 TX/RX（单工 / 半双工模式）、GPIO 输出引脚、打印机并行接口、传感器输出信号线路

• 需保护反向耐压的场景

1. 适用原因：部分电路反向耐压较低，单向 ESD 的反向高阻特性可避免反向漏电或击穿，保护后端器件
2. 典型应用：二极管整流后的电路、MOS 管驱动线路、精密模拟电路的单向供电支路

选型小技巧

• 先判断线路 “信号 / 电流方向”：双向传输→选双向 ESD，单向传输 / 固定极性→选单向ESD
• 再看“静电侵入方向”：若静电可能从正反双向而来（如外部接口），优先双向；仅单一方向有风险（如内部电源支路），可选单向

双向 ESD 二极管（适配交流 / 双向信号场景）

单向 ESD 二极管（适配直流 / 单向信号场景）