靜電保護元件你真的“認識”麼?
發布時間:2014-10-27 責任編輯:sherryyu
【導讀】ESD保護器件市麵上有很多,選擇合適的ESD保護器件,最大的難點在於如何最容易地明確哪種器件可以提供最大的保護。不要覺得你知道他的名字就是認識它,本文將重點分析ESD靜電保護元件的優缺點。
目前市麵上已經存在多種ESD保護器件,但最常用的可分成三大類:聚合體、壓敏電阻/抑製器和二極管。選擇合適的ESD保護器件,最大的難點在於如何最容易地明確哪種器件可以提供最大的保護。係統供應商一般是通過數據手冊上的ESD額定值(或標稱值)來比較ESD保護器件的好壞。事實上,從這些額定值根本看不出器件保護係統的能力有多強,關鍵取決於其它二極管參數。
除了保護器件的ESD標稱值外,電壓值(箝位電壓)和ASIC端有多大電流(剩餘電流)也是關鍵因素。ESD保護器件功能是通過將大部分電流短路到地並將ASIC端的電壓“箝位”到低於脈衝電壓的值來實現的。
確定箝位電壓和剩餘電流不是一項很容易的任務。在大多數ESD保護數據手冊中引用的箝位電壓(如果手冊中包括這條信息)很hen容rong易yi讓rang人ren產chan生sheng誤wu解jie。而er數shu據ju手shou冊ce中zhong從cong來lai沒mei有you剩sheng餘yu電dian流liu這zhe一yi項xiang,因yin為wei它ta與yu係xi統tong版ban圖tu有you關guan,與yu器qi件jian本ben身shen無wu關guan。而er作zuo為wei替ti代dai參can數shu的de保bao護hu電dian路lu的de動dong態tai電dian阻zu(Rdyn)則ze有you助zhu於yu比bi較jiao器qi件jian,因yin為wei具ju有you較jiao低di電dian阻zu的de器qi件jian可ke以yi分fen流liu較jiao大da比bi例li的de電dian流liu。遺yi憾han的de是shi,這zhe個ge動dong態tai電dian阻zu值zhi在zai保bao護hu器qi件jian的de數shu據ju手shou冊ce中zhong通tong常chang也ye不bu見jian蹤zong影ying。
聚合體器件
雖然聚合體器件對高頻應用來說相當有吸引力,因為它們的亞皮法電容值隻有0.05~1.0pF,danzhemedidedianrongyehuidailaiyixielveweidefuzuoyong。yuerjiguanbutongdeshi,juhetiqijianyaoqiuduandianyadadaochufadianyashicaijichuan,erzhegechufadianyayaobiqianweidianyagaochuxuduo。dianxingdejuhetiESD器件在500V之前是不會擊穿的。一旦擊穿後它就會迅速跳到最高達150Vdeqianweidianya,dangdianheshifangdiaohou,juhetijiangfanhuigaozuzhuangtai。buguozheyiguochengkenengyaohuashuxiaoshishenzhiyitiandeshijian,yincitamenduixiaofeileiyingyonglaishuomeiyouxiyinli。zhexieqijianzaizhizaozhonghennanjingquebiaozheng,qishujushoucetongchangzhibaohandianxingcanshuzhi,erbutigongzuixiaohezuidabaozhengzhi。lingwai,youyutamenzaiwulishangshishuyurouxingqijian,yincitamendexingnenghuisuizhezaoshouESD脈衝數量的增加而下降。
壓敏電阻和抑製器
壓敏電阻和抑製器是非線性的可變電阻。雖然它們相對來說不貴,但抑製器通常具有高觸發電壓、高箝位電壓和高阻抗特性,從而使得大多數能量會到達受保護的器件,而不是分流到地。典型的低電容抑製器的箝位電壓範圍在150~500V.低電容抑製器的典型動態電阻是20~40Ω。由於其高阻抗特性,幾乎所有 ESD衝擊電流都會傳遞到“受保護”器件而不是分流到地。
半導體二極管
另外一種ESD保護方法是采用半導體二極管。ESD保護二極管被表征為低箝位電壓、低阻抗、快速導通時間和更好的可靠性。通常半導體二極管可以提供最好的ESD保護,而且現在的二極管已經可以做到1pF的等效電容,因此已經成為可靠的ESD保護和良好的信號完整性的最佳選擇。
ESD靜電保護元件分析
任(ren)何(he)保(bao)護(hu)元(yuan)件(jian)在(zai)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)期(qi)間(jian)必(bi)須(xu)作(zuo)為(wei)高(gao)阻(zu)抗(kang)電(dian)路(lu)出(chu)現(xian)在(zai)受(shou)保(bao)護(hu)的(de)輸(shu)入(ru)端(duan)。它(ta)所(suo)施(shi)加(jia)的(de)電(dian)容(rong)負(fu)載(zai)必(bi)須(xu)盡(jin)可(ke)能(neng)的(de)小(xiao),使(shi)得(de)對(dui)正(zheng)常(chang)的(de)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)影(ying)響(xiang)。然(ran)而(er), 在過壓的瞬間,同一器件必須成為能量的主要通路,把能量從被保護器件的輸入端轉移出去。此外,保護器件的安全(standing-off)電(dian)壓(ya)必(bi)須(xu)高(gao)於(yu)受(shou)保(bao)護(hu)端(duan)所(suo)允(yun)許(xu)的(de)最(zui)大(da)信(xin)號(hao)電(dian)壓(ya)。同(tong)樣(yang),其(qi)箝(qian)位(wei)電(dian)壓(ya)必(bi)須(xu)低(di)到(dao)足(zu)以(yi)防(fang)止(zhi)所(suo)保(bao)護(hu)的(de)器(qi)件(jian)遭(zao)受(shou)損(sun)壞(huai),這(zhe)是(shi)由(you)於(yu)在(zai)瞬(shun)態(tai)發(fa)生(sheng)期(qi)間(jian),輸(shu)入(ru)端(duan)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)將(jiang)是(shi)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)的(de)箝(qian)位(wei)電(dian)壓(ya)。
我們常常會看到介紹ESD靜電保護器、ESD靜電阻抗器、ESD靜電釋放器、貼片壓敏電阻等產品,但其實保護器件最關鍵的參考係數應該是下麵三項:
1. 快速響應時間
2. 低箝位電壓
3. 高電流浪湧承受能力
無論產品被介紹得多麼優異,在選擇ESD靜電保護元件時,仍應該細致地做好實際的對比,以及運用IEC61000-4-2測試來做驗證。目前行業慣例是根據8us上升時間和20us持續時間的脈衝公布箝位電壓的,而真正的ESD脈衝應該是1ns上升時間和60ns的持續時間。
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