当外部过压能量应用于IC时，ESD器件是IC和电气过应力之间的最后一道防线。 通过正确理解器件中ESD器件的实现方式，研发人员可以通过适当的电路设计大大提升IC的可靠性。 在这里我们向读者介绍各种类型的ESD保护的实现，讨论每种实现的特性，并提供有关如何利用这些器件来提高可靠性设计的一点经验。

在许多输入不受系统控制但是连接到外部世界的应用中，例如测试设备，仪器和一些传感设备，输入电压可能超过前端放大器的最大额定电压。 在这些应用中，必须实施保护方案以保持设计的工作范围和稳定性。 前端放大器片上的ESD二极管用于钳位静电和浪涌过电压，但需要考虑许多因素以确保这些片上器件能提供足够和强大的保护。了解前端放大器内部的各种ESD二极管架构，以及给定保护电路的热和电迁移影响，可以帮助设计人员避免其保护电路出现问题，并提高设备的使用寿命。

要了解并非所有ESD二极管都是对电源和地的简单二极管钳位。 可以使用许多可能的方法，例如串联的多个二极管，二极管和电阻器以及背对背二极管等。下面详细介绍了一些更常见的方法。

与图1和图2中的实施方案相反，限流JFET可以在IC设计中用作二极管的替代物。 图3显示了当输入电压超过器件的指定工作范围时，JFET用于保护器件的示例。 通过JFET输入，该器件可提供保护高达40 V的电压（依据具体设计）。 由于JFET将限制电流进入输入引脚，因此ESD单元不能用作额外的过压保护。

在需要高达40 V的电压保护的情况下，该器件的JFET保护可提供良好的保护。但该方案成本较高。

在允许输入电压超过电源电压或接地的应用中，可以使用一堆二极管来保护输入免受ESD事件的影响。 图4显示了一个堆叠二极管实现保护方案的放大器。 在这种配置中，二极管串用于防止负瞬态。 二极管串用于限制可用输入范围内的漏电流，但在超过负共模范围时提供保护。 请记住，唯一的限流是二极管串的等效串联电阻。 外部串联电阻可用于降低给定电压电平的输入电流。

二极管堆叠不仅仅都是同方向的，还有使用背靠背方式的情况，这种方案留给读者来思考，器件的选择关键是反向电压的选取。

给定保护方案的最大额定电流最终将受到两个因素的限制：二极管中消耗功率的热影响和电流路径的最大额定电流。 功耗应保持在低于工作温度有效范围内的阈值，且应选择电流在指定的最大值内，以避免由于电迁移引起的可靠性问题。

当电流流入ESD二极管时，由于二极管中消耗的功率，温度会升高。 大多数器件数据手册都规定了一个热阻（通常指定为ӨJA），它将指示结温如何随功耗而增加。

即使电流不会引起热问题，二极管电流仍可能产生可靠性问题。 由于电迁移，任何电信号路径都有最大寿命电流额定值。 二极管电流路径的电迁移电流限制通常受与二极管串联的内部限制。

电迁移可能成为问题的一个例子是当放大器监视并因此连接到独立于其自身供电轨的电压轨时。 当存在多个电源域时，可能存在电源排序可能导致电压暂时超过绝对最大条件的情况。 通过考虑最坏情况电流路径，该电流可以有效的寿命持续时间，以及理解电迁移的最大允许电流，可避免由于电迁移引起的可靠性问题。

了解在ESD和浪涌事件期间保护IC的ESD二极管如何被激活可以简单地改善设计的稳定性。 使用性能更优良的器件可以更好的保护IC,使其长期处于稳定的工作状态。