二极管的钳位功能

二极管导通之后，压降是恒定的，利用这一点特性，实现钳位功能。本质上是把电压“钉”在某个安全的范围内，不让它乱跑。想象一个疯狂跳跃的弹簧（电压信号），二极管就是一个坚固的“天花板”或者“地板”，强制让这个弹簧不能跳得比天花板高，或者比地板低。

下面是一些利用二极管钳位功能的实战场景：

这是最常见的应用。芯片（比如单片机或 ADC 芯片）的引脚通常很脆弱，只能承受 -0.3V 到 VCC+0.3V 的电压。如果外部接了长线，可能会感应出高压静电或浪涌，瞬间击穿芯片。

做法：在输入引脚上，并联两个二极管（通常是肖特基二极管，因为正向压降小）。
- 上钳位二极管：正极接引脚，负极接 VCC。如果输入电压超过 VCC，二极管导通，把多余的电压泄放到电源上去。
- 下钳位二极管：负极接引脚，正极接 GND。如果输入电压低于 GND（出现负压），二极管导通，把电压“钉”在 GND 附近（-0.3V 左右），防止芯片内部损坏。
应用：几乎所有暴露在机壳外的接口（USB, HDMI, 传感器接口）内部或外部都有这种结构

【上钳位二极管】例如这个电路中，二极管后端接 3.3V，那么他的前端电压只要高于 3.3+0.7=4V，二极管就会被导通，也就是说二极管前端电压不可能超过 4V（同样也是运放的输入引脚）。这样也就防止电压过高将运放烧坏

【下钳位二极管】下图当中，就可以确保点 2 处的电压不能低于 -0.7V

这也是一种“钳位”。我们在控制电感性负载（线圈、电机、继电器）时，断电瞬间线圈会产生几百伏的反向高压（电感尖峰），如果不处理，驱动三极管或 MOS 管必炸无疑。

做法：在继电器线圈两端反向并联一个二极管。
原理：
- 正常通电时，二极管截止，不起作用。
- 断电瞬间，线圈产生反向电压（下正上负），这时二极管被正向导通。
- 钳位效果：线圈两端的反向电压被二极管强行钳位在 0.7V（二极管压降），而不是几百伏。能量通过二极管和线圈自己形成的回路慢慢消耗掉（续流）。
应用：所有继电器驱动电路、电机 H 桥电路。

电流去哪了？
- 比如在 ADC 保护场景中，当输入高压被二极管钳位到 VCC 时，多余的能量是灌入电源轨（VCC）的。如果这个浪涌电流太大，会把你的 VCC 电压抬高，甚至把整个板子的其他芯片烧掉！
- 对策：通常会在输入端串联一个电阻（限流电阻），限制灌入二极管的电流。
二极管的速度
- 钳位通常是为了对付瞬态高压（ESD、浪涌），这些尖峰来得极快（纳秒级）。
- 对策：普通整流二极管（如 1N4007）太慢了，来不及反应芯片就挂了。必须用 快恢复二极管 或 肖特基二极管（如 BAT54S, 1N4148, 1N5819）。