1. 器件概述

  • 型号： ESD5Z5.0CT1G
  • 类型： 双向、单线、齐纳二极管 ESD 抑制器
  • 封装： SOD-523 (非常小巧，适用于高密度PCB)
  • 关键特性：
    • 工作电压： 5.0V
    • 击穿电压： 6.0V (最小值，Izt = 1mA 时)
    • 钳位电压： 非常低（典型值在14V @ Ipp = 5A 时），这是其保护能力的核心指标。
    • 峰值脉冲电流： 高达 16A (8/20μs 波形)
    • 低漏电流： < 50nA
    • 极低电容： 典型值 18pF (对于高速信号线至关重要)

2. 核心应用领域

得益于其5.0V工作电压、低钳位电压和低电容的特性，ESD5Z5.0CT1G非常适合保护工作电压在5V或以下的敏感电子接口和芯片。其主要应用领域包括：

  1. USB 接口：
    • USB 2.0 Data Lines (D+, D-)： 这是最经典的应用场景。USB 2.0的信号电压在3.3V左右，5.0V的钳位电压提供了安全的保护裕量，同时其低电容（18pF）不会显著影响高速（480Mbps）信号完整性。
    • USB Power (VBUS)： 虽然VBUS是5V，但热插拔和外部充电器可能引入浪涌和ESD，也需要保护。
  2. 移动设备及消费电子：
    • 手机/平板/笔记本的I/O端口： 如耳机插孔、扬声器接口、按键、侧边连接器等。
    • HDMI / DisplayPort： 保护其低速控制线（如DDC SCL/SDA，HPD）。
    • SD卡 / SIM卡座： 保护数据线和时钟线，防止热插拔产生的ESD损坏主控芯片。
  3. 工业与通信接口：
    • RS-232 / RS-485 / RS-422： 保护这些串行通信接口的收发器芯片。
    • 以太网 (10/100/1000BASE-T)： 通常用于保护管理数据输入/输出（MDIO）等低频控制信号。
    • CAN总线： 在汽车和工业环境中，保护控制器局域网接口免受ESD和瞬态电压冲击。
  4. 通用电路保护：
    • 微控制器（MCU）的GPIO引脚： 任何连接到外部连接器或可能被人体接触的I/O口。
    • 传感器接口： 保护昂贵的传感器（如图像传感器、环境传感器）或MCU的ADC输入引脚。
    • 复位电路： 防止复位信号因ESD干扰而导致系统意外重启。

3. 电路设计要点与指南

正确的电路设计是发挥ESD抑制器效能的关键。

a) 基本连接方式

ESD5Z5.0CT1G是双向二极管，通常连接在信号线（Signal Line） 和地（GND） 之间。

典型应用电路图：

text

                          ┌---------│───┐
                          │         │   │
Signal Input (from connector) ──────┤ A ├─────── To Protected IC
                          │         │   │
                          └---------│───┘
                                    │
                                  GND

(其中，A代表ESD5Z5.0CT1G器件)

工作原理：

  • 正常工作时：信号线上的电压（如3.3V）远低于器件的开启电压（~6V），器件呈现高阻抗状态（漏电流极小），对电路正常工作几乎没有影响。
  • ESD事件发生时：当正ESD脉冲到来时，二极管A到GND的路径导通，将高压尖峰泄放到地；当负ESD脉冲到来时，GND到二极管A的路径导通，同样将负压尖峰泄放。这个过程在纳秒（ns）级别内完成，从而将被保护引脚上的电压钳位在一个安全水平（如14V）。

b) 布局（PCB Layout）至关重要

糟糕的布局会完全抵消优质ESD器件的保护效果。请遵循以下黄金法则：

  1. 位置优先： ESD保护器件（ESD5Z5.0CT1G）必须尽可能靠近需要保护的接口的连接器入口处。理想情况是放在连接器引脚和串联电阻/滤波电容之间。目标是让ESD电流在进入板卡后第一时间就被分流到地，而不是先经过长长的走线到达被保护芯片。
  2. 走线最短最粗： 从连接器引脚到ESD器件的走线，以及从ESD器件到GND的走线，都必须尽可能短而粗。任何电感都会在高速ESD脉冲下产生高压尖峰，削弱保护效果。
  3. 接地良好： ESD器件的接地引脚必须通过一个低阻抗的、坚实的接地平面（通常是接口的金属外壳地或主板地）连接。使用多个过孔连接到地平面以减少电感。
  4. 信号线隔离： 被保护信号线在绕过ESD器件后，应远离其他未受保护的线路，以防止耦合。

好的布局 vs 坏的布局：

  • 坏布局： 连接器 -> 长走线 -> 芯片 -> 长走线分支 -> ESD器件 -> 长走线到地。
  • 好布局： 连接器 -> ESD器件 (紧邻连接器引脚) -> 短走线 -> 芯片。并且ESD器件的GND引脚通过过孔直接打在连接器下方的地平面上。

c) 与其他器件的配合

  • 串联电阻： 有时会在信号线上串联一个小的电阻（如22Ω-100Ω），位于ESD器件和被保护芯片之间。这个电阻可以和ESD器件的电容形成低通滤波器，进一步抑制高频噪声，并能限制流入芯片的瞬间电流。
  • 滤波电容： 对于模拟信号或低频数字信号，可以并联一个小电容（如10pF-100pF）到地，与ESD器件协同进行滤波和能量吸收。

4. 选型考量

虽然ESD5Z5.0CT1G很通用，但在选型时仍需确认以下几点：

  1. 工作电压： 必须高于被保护信号的最大正常电压。对于3.3V系统，5.0V是完美的；对于5V系统，它是临界可用的，但可能会有轻微漏电流，更推荐选择工作电压稍高一点的型号（如ESD5Z6.0C）。
  2. 钳位电压： 越低越好。钳位电压必须低于被保护IC引脚所能承受的最大绝对额定电压。
  3. 结电容： 对于高速信号线（如USB 2.0、HDMI），电容必须足够低（通常< 3pF用于GHz信号，< 20pF用于百MHz信号），以避免信号失真。18pF对于USB 2.0是完全可以接受的。
  4. 封装尺寸： SOD-523非常小，需要相应的PCB设计和焊接工艺能力。

总结

ESD5Z5.0CT1G是一款高效、通用的5V ESD保护器件，是保护各种5V及以下电压接口的“守门神”。其成功应用三分靠器件，七分靠布局。牢记 “靠近接口、短路径、实接地” 的设计原则，就能为你的电子产品提供 robust 的ESD防护。

电性参数

封装尺寸

数据手册

ESD5Z5.0CT1G 静电抑制器 数据手册下载

供货情况
ESD5Z5.0CT1G系列产品采用SOD-523封装，每卷3,000个，如需了解产品详情，请访问https://semiwell.com/automotive-esd/lesd5z5-0ct1g/； 现提供样品，您可向全球各地的 Semiwell 的授权经销商索取样品。

关于Semiwell
Semiwell 拥有过电压保护器件系列产品的完善产品阵容。公司凭借其在半导体领域的技术和终端产品的应用背景，为电子、汽车和工业市场上的客户提供服务。如果您有技术问题，请按以下方式联系技术支持团队：邮箱：sales06@semiwell.com； 电话：86-21-5484-1002； 如需了解更多信息，请访问 Semiwell 官方网站：https://semiwell.com