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如何正確選擇ESD二極管

更新時間:2021-09-08      點擊次數:1107

測試電子產品必須按照IEC61000-4-2等標準來。系統設計師采用多種方法來確保產品符合主流的ESD標準,包括解決外殼設計、電路板設計、元件選擇,甚至是軟件修復。其中一個重要的方法是在輸入和輸出(I/O)連接器等關鍵電路節點處使用保護元件。ESD二極管保護元件通常稱作瞬態電壓抑制器(TVS)。   

ESD二極管的靜電保護原理及應用要求  :

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高于正常值的的情況下(例如在ESD應力作用下)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域是安全過壓區。安全過壓區與器件受損區之間有少許交疊,因為如果較大的過壓僅持續極短時間,那么即使不是在安全過壓區,器件可能也可以承受。

ESD二極管的任務就是發生靜電事件時,將輸入電壓維持在安全過壓范圍之內,而在正常工作時不影響系統性能。ESD二極管器件被放置于鄰近靜電事件可能進入系統的位置,旨在限制敏感節點處的電壓,并將電流引至不太敏感的節點,如地電平。為實現這個功能,ESD二極管必須在正常工作電壓范圍內擁有高阻抗,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點引開,并限制瞬態電壓。  

對ESD二極管的基本要求與具體應用有關,但一般情況下有如下要求:  

(1)能夠在期望的靜電應力下正常工作;  

(2)在正常電壓范圍內具有高阻抗(低泄漏);  

(3)在正常電壓范圍之外呈低阻抗;  

(4)導通電壓適合應用;  

(5)在遭受應力期間可快速地從高阻抗轉換至低阻抗  

(6)電容對目標應用而言不太高。  

ESD二極管器件的分類  

在比較具體的TVS器件類型之前,需要理解兩種分類。  

單向與雙向保護:單向和雙向ESD二極管器件都能抑制正向和負向應力。依據ESD二極管維持高阻抗、低泄漏狀態的電壓范圍,可以最好地理解這兩個術語的不同。這種電壓范圍決定了ESD器件能保護的電路節點類型。雙向ESD二極管具有相對于零伏電壓的對稱特性。雙向ESD器件更符合保護電壓基于零伏對稱或雙向的電路節點。單向ESD二極管產品具有相對零伏電壓不對稱的特性。單向ESD二極管器件極適合保護電壓極性始終相同的電路節點,如0到5伏這樣的單極性電壓。  

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電壓箝位與消?。弘妷后槲黄骷墓ぷ髟硎菑牡碗妷簳r的高阻抗轉換至高于導通電壓時的低阻抗,且沒有負阻抗區域(圖2)。這器件通過提供接地的低阻抗通道,對高于導通電壓的電壓進行箝位。消弧(crowbar)器件在低電壓時也呈高阻抗,但當電壓較高時觸發新的導通機制,使電流增大,并伴隨著電壓下降。因此,消弧器件擁有負阻抗區域。


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某些消弧器件的觸發電壓可能非常高。如果消弧TVS觸發器的速度足夠快,就可以經常提供保護,即便電壓已經達到可能導致器件損壞的電平。消弧器件有時也稱作“驟回"器件,因為電壓驟然下降。

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