ESD保護(hù)元件的選擇策略
為提高消費(fèi)者的滿意度，不論是手機(jī)、娛樂系統(tǒng)，還是高端計(jì)算機(jī)，這些電子系統(tǒng)必須不會受到靜電放電(ESD)的破壞或影響。為了確保系統(tǒng)在遭受ESD事件時(shí)的魯棒性，必須按照IEC61000-4-2等標(biāo)準(zhǔn)來測試這些產(chǎn)品。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師采用多種方法來確保產(chǎn)品符合主流的ESD標(biāo)準(zhǔn)，包括解決外殼設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)、元件選擇，甚至是軟件修復(fù)。其中一個(gè)重要的方法是在輸入和輸出(I/O)連接器等關(guān)鍵電路節(jié)點(diǎn)處使用保護(hù)元件。ESD保護(hù)元件通常稱作瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)。本文將分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以采用的一些保護(hù)產(chǎn)品類型，并比較它們的特性。
TVS的ESD保護(hù)原理
許多集成電路(IC)都有一些可能比較敏感的輸入，這使得它們在輸入電壓遠(yuǎn)高于正常值的的情況下(例如在ESD應(yīng)力作用下)易于受損。正常工作電壓與使器件開始受損的電壓之間的區(qū)域是安全過壓區(qū)。安全過壓區(qū)與器件受損區(qū)之間有少許交疊，因?yàn)槿绻^大的過壓僅持續(xù)極短時(shí)間，那么即使不是在安全過壓區(qū)，器件可能也可以承受。TVS的任務(wù)就是發(fā)生ESD事件時(shí)，將輸入電壓維持在安全過壓范圍之內(nèi)，而在正常工作時(shí)不影響系統(tǒng)性能。TVS器件被放置于鄰近ESD事件可能進(jìn)入系統(tǒng)的位置，旨在限制敏感節(jié)點(diǎn)處的電壓，并將電流引至不太敏感的節(jié)點(diǎn)，如地電平。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，TVS必須在正常工作電壓范圍內(nèi)擁有高阻抗,在正常工作電壓范圍之外擁有低阻抗，這樣才能將電流直接從敏感節(jié)點(diǎn)引開，并限制瞬態(tài)電壓。
對TVS的基本要求與具體應(yīng)用有關(guān)，但一般情況下有如下要求：(1)能夠在期望的ESD應(yīng)力下正常工作；(2)在正常電壓范圍內(nèi)具有高阻抗(低泄漏)；(3)在正常電壓范圍之外呈低阻抗；(4)導(dǎo)通電壓適合應(yīng)用；(5)在遭受應(yīng)力期間可快速地從高阻抗轉(zhuǎn)換至低阻抗(6)電容對目標(biāo)應(yīng)用而言不太高。在比較具體的TVS器件類型之前，需要理解兩種分類。
