什么是ESD防护器件? ESD防护器件的选用方法及注意事项

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1、什么是esd防护器件?
esd为electro-static discharge (静电释放) 的简称, 故esd防护器件也可称之为静电防护器件,旨在于吸收瞬间发生在电路上的低能量高电压脉冲,以免电子产品受到静电放电的伤害,较瞬态电压抑制器(tvs)不同,瞬态电压抑制器(tvs)主要是抑制瞬态中低电压大能量脉冲。

市面上常见的esd防护器件有半导体esd防护器件(图1)、压敏电阻(图2)、聚合物(图3)等三种,这三种esd防护器件各有千秋,差异对比详见表1;相较而言,半导体esd防护器件在响应速度、残压方面更具优势,更多元化工作电压,成本也趋近压敏电阻和聚合物esd防护器件,因而越来越受电子产品设计者青睐。
什么是ESD防护器件? ESD防护器件的选用方法及注意事项
赛米微尔专注于半导体esd防护器件的研发、生产、销售,其半导体esd防护器件由单个或多个二极管组成单或双向esd防护二极管(图4)或esd防护阵列(图5),以实现单通道或多通道线路防护,半导体esd防护器件具备响应速度快(小于1ns)、超低电容、低残压、多工作电压段、小微体积等,是电子产品高频数据传输线上最为理想的防护器件。
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2、为什么要采用esd防护器件?
1)电子产品的信号线和接口被设计在某一特定电压范围内,电子系统在这特定电压范围内工作是安全的。当电压高出这个特定电压范围时,电子系统则易受干扰或甚至会因为暴露在强瞬变环境中而受损。大电流浪涌源自于外部的浪涌事件,例如:充电器、电线;或源自于内部的浪涌事件,例如:开关转换、负载变更。因此,并联上分立保护器件将这些浪涌迅速地引向地线是非常必要的。

2)随着集成电路内单位几何加工尺寸(线宽)的持续缩小,集成程度不断提高,一片手机的主芯片可集成高达几十亿甚至上百亿个晶体管,加工尺寸越小的集成电路越对esd敏感,越容易受到esd损害,再加上高集成度电子产品日益增长的需求,esd防护已成为电子系统的基本需求。

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3)esd问题隐藏且偶发于电子系统的内外部,其会增加电子系统现场故障的风险,缩短系统寿命,引发其它质量相关的问题,带来昂贵的售后成本;因此,为电子系统添加全面的esd保护不仅仅是个智能工程,它还是一种低成本、简单的方法,可以防止电子产品生命周期中出现以上问题。

3、如何选用esd防护器件?
1)esd防护器件使用时是并联在被保护电路上,正常情况下对线路的工作不应产生任何的影响。
2)击穿电压 vbr 的选择:esd防护器件的击穿电压应大于线路最高工作电压或者信号电平的最大电压值。
3)脉冲峰值电流 ipp 和最大箝位电压 vc 的选择:esd防护器件使用时,要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择 ipp 合适的型号。要注意的是,此时的最大箝位电压 vc 应不大于被保护芯片所能耐受的最大峰值电压。
4)用于信号传输电路保护时,一定要注意所传输信号的频率或传输速率,当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的esd防护器件。
5)对于空间有限的应用场景,则要尽量采用阵列式的esd防护器件,这样才可以以最少的组件数来缩小pcb的空间及降低pcb的寄生阻抗。
6)对于高速信号传输线,esd防护器件的线路电容要够低,如usb2.0需要用小于3pf,usb3.0需要用小于0.3pf,10/100m lan需要用小于3pf的esd保护元件。
7)esd保护元件的箝制电压必须要够低,才能使系统在esd发生时还能不受干扰地运作,至于要多低的箝制电压才够,则要看系统的噪声免疫能力而定。
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更多信息
赛米微尔提供200多款esd防护器件,从单路esd防护二极管至多路esd防护阵列,整体外形尺寸小至0.6*0.3*0.3mm(dfn0603),工作电压范围覆盖2.5v~36v,电容值低至0.2pf,为电子产品的各类通信接口,如usb、hdmi、rs485、rs232、vga、rj11、rj45、bnc、rf和gpio等提供多元化的esd防护方案。更多信息请见semiware官方页面https://semiware.com;如果您有技术问题,请按以下方式联系技术支持团队: 邮箱:fae03@semiware.com; 电话:86-21-3463-7654; 免费技术支持热线:400-021-57-56

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