Texas Instruments ESD441 ±30kV ESD保护二极管是一款单向ESD保护二极管，用于保护数据线路和其他I/O端口。ESD441的额定ESD冲击消散值高达±30kV，符合IEC 61000-4-2国际标准（高于4级）。该器件具有1pF（典型值）IO电容，可为USB 2.0等协议提供高速接口保护。超低的动态电阻 (0.1Ω) 和钳位电压（16A TLP时为7.6V）可针对瞬态事件提供系统级保护。

数据手册：*附件：Texas Instruments ESD441 ±30kV ESD保护器件数据手册.pdf

30kV ESD额定值和6.2A浪涌提供强大的瞬态保护，采用微型封装，用于保护便携式电子产品和其他空间受限应用（例如可穿戴设备）中的5.5V电源轨。Texas Instruments ESD441采用行业标准0201 (DPL) 封装。

特性

• IEC 61000-4-2 4级ESD保护
  • ±30kV接触放电
  • ±30kV气隙放电
• IEC 61000-4-5浪涌保护
  • 6.2A (8/20µs)
• IO电容
  • 1pF（典型值）
• 直流击穿电压：7V（典型值）
• 超低漏电流：50nA（最大值）
• 超低的ESD钳位电压
  • 16A TLP时为7.6V
  • RDYN为0.1Ω (I/O至GND)
• 低插入损耗：2GHz（-3dB带宽）
• 支持高达4Gbps的快速接口
• 工业温度范围：–55°C至+150°C
• 节省空间的行业标准0201占位面积 (0.6mm × 0.3mm × 0.3mm)

方框图

ESD441 ±30kV单向ESD保护二极管技术解析与应用指南

一、产品概述与核心特性

ESD441是德州仪器(TI)推出的一款单向ESD保护二极管，采用超小尺寸0201封装(0.6mm×0.3mm×0.3mm)，专为保护数据线路和其他I/O端口设计。该器件具有以下显著特点：

‌关键特性‌：

• ‌超强ESD防护‌：符合IEC 61000-4-2 Level 4标准，支持±30kV接触放电和空气放电保护
• ‌低电容设计‌：仅1pF典型I/O电容，支持高达4Gbps的高速接口
• ‌卓越钳位性能‌：动态电阻仅0.1Ω，16A TLP下钳位电压7.6V
• ‌宽温工作‌：工业级温度范围(-55°C至+150°C)
• ‌低漏电流‌：最大50nA反向漏电流

二、典型应用场景

2.1 消费电子领域

• 真空机器人和可穿戴设备
• 智能音箱和便携式电子产品
• 笔记本电脑和显示器接口保护
• 零售自动化和支付终端

2.2 高速接口保护

• USB 2.0接口
• HDMI 1.4/2.0和DisplayPort
• SIM卡接口电路
• GPIO保护

三、电气特性与性能参数

3.1 绝对最大额定值

参数	数值	单位
IEC 61000-4-5峰值脉冲功率(8/20μs)	45	W
IEC 61000-4-5峰值脉冲电流(8/20μs)	6	A
工作环境温度	-55至150	°C

3.2 ESD防护等级

• ‌IEC 61000-4-2‌：±30kV接触/空气放电
• ‌ 人体模型(HBM) ‌：±2500V
• ‌ 充电设备模型(CDM) ‌：±1000V

3.3 关键电气参数

• 反向工作电压：0至5.5V
• 击穿电压：7V典型值(1mA条件下)
• 正向电压：0.8V@1mA
• 动态电阻：0.1Ω典型值(I/O到GND)

四、封装与引脚配置

ESD441采用2引脚X2SON(DPL)封装，尺寸仅为0.6mm×0.3mm：

‌引脚功能‌：

1. ‌IO‌(引脚1)：ESD保护通道
2. ‌GND‌(引脚2)：接地

‌布局建议‌：

• 器件应尽可能靠近被保护接口放置
• 保持短而宽的接地路径
• 避免保护器件与被保护线路间存在分支走线

五、典型特性曲线分析

5.1 TLP特性

• 正负向TLP曲线显示优异的钳位性能
• 16A电流下钳位电压仅7.6V
• 动态电阻低至0.1Ω

5.2 频率响应

• -3dB带宽达2GHz
• 4Gbps信号插入损耗极小
• 电容随偏置电压变化稳定

5.3 温度特性

• -55°C至150°C范围内电容稳定性优异
• 高温下漏电流仍低于规格限值

六、设计要点与应用指南

6.1 电路配置方案

ESD441应采用并联方式连接在被保护电路上，为瞬态电压提供对地泄放路径。

6.2 参数选择依据

• ‌电容影响‌：1pF电容对4Gbps信号影响可忽略
• ‌钳位电压‌：7.6V@16A确保保护敏感IC
• ‌布局优化‌：信号路径长度应尽可能短

6.3 可靠性设计

• 确保工作电压不超过5.5V限制
• 高温环境下需考虑漏电流增加的影响
• 多次ESD冲击后应检查保护性能

七、选型与替代建议

7.1 替代方案比较

参数	ESD441	竞品A	竞品B
ESD等级	±30kV	±25kV	±20kV
电容	1pF	1.5pF	2pF
动态电阻	0.1Ω	0.2Ω	0.3Ω
封装尺寸	0201	0201	0402

7.2 升级路径

对于更高要求的应用，可考虑：

• 更低电容(0.5pF)的ESD保护方案
• 支持更高电压(12V)的防护器件
• 多通道集成保护器件