我可以(使用)晶体管作为ESD保护二极管吗?


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MIDI规格提出了一种快速开关二极管,以保护光耦的LED免受ESD可能超过其反向电压:

MIDI输入,二极管突出显示

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

1N4148相比,2N3904具有较小的反向击穿电压,但是在本应用中这无关紧要,因为LED钳位了这种电压。其他参数,例如电容或最大电流,也是可比的。这样看来,晶体管可以工作了,不是吗?

BJT作为二极管-选择

以及应该使用哪个结,基极/发射极,基极/集电极或同时使用两者?以及如何处理未使用的结?

Answers:


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是的,没有问题。只需将集电极连接至基极,然后将其用作二极管即可。不涉及滥用。二极管,即使是LL4148,也比连接二极管的晶体管更坚固耐用,但这在这里不应该成为问题。

这是响应的轻微过冲,其中LED打开并且按照我的建议连接了2N3904(通过220R电阻器输入+/- 10V),在LTSpice中模拟了10ns的上升和下降时间,最大步长为1ns:

在此处输入图片说明


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老实说,我还没有尝试过。因此,我将继续“论理论”。

Ť[R[R

看一下Analog公司的OP77数据表中的图35。您会看到类似您所谈论的内容。但是,他们使用的是BC结,可能是因为较大的击穿电压。(BE结通常不能承受太多电压-通常为5或6伏。)

20千伏


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Ferranti的应用报告“ E线晶体管应用”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)。
    此连接使二极管具有中等的恢复时间,小的电容和由集电极-基极结确定的高反向电压。
  2. 底座/发射极(集电极连接到底座)。
    二极管的恢复时间短,电容小,反向电压低,决定了基极-发射极结。
  3. 基极/发射极(集电极连接到发射极)。
    二极管具有较长的反向恢复时间,大电容以及由基极-发射极结确定的低反向电压。

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%和反向电流达到其最大值的10%之间的时间间隔。

该图显示了电容随着反向电压的变化。

电容随反向电压的变化

因此,连接2将提供与1N4148最相似的行为。


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我认为二极管的最替代选择是原理图2,需要注意的是,您应该在发射极和基极之间使用一个电阻器来保护晶体管。


防范什么?为什么二极管不需要相同的保护?
CL。

通常,二极管和晶体管都需要一个限流电阻,因为它们可能会因Jul效应而烧断。
kld_rm

@kld_rm我想您可能想详细说明“ Jul效应”,您是说焦耳效应吗?
山姆

@Sam是的,我吃焦耳效应。谢谢
kld_rm

我们通常只是说I2R(或电阻损耗)而不是焦耳效应,工程师会简化所有内容,这就是为什么您更有可能听到老工程师将3.3千欧电阻称为3'kay'3电阻,或者他们需要一个10的“麦克”或一个100的“吹”帽,我们太懒了,无法使用完整的单词;)
山姆
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