系统级静电放电（ESD）保护是什么？
当今的消费性、工业和通信电子设备都配备了一系列多样化的数据接口，包括USB、HDMI、LVDS以太网等等。这些数据通道都是由通信总线上发送/接收数据的高性能芯片收发器来提供支持，而这些芯片都基于先进的工艺几何节点，从而使其对静电放电（ESD）事件极为敏感。随着芯片技术一代接一代地发展，实现了更小的外形，更精细的工艺节点、以及更新更先进的器件，但所有这些都对ESD威胁更加敏感。为了保护电子系统免受ESD过电压损害的影响，就需要系统级ESD保护器件。过去十年来，Semiware一直是市场上为最先进的数据接口提供高性能ESD保护解决方案的市场领导者。

静电放电（ESD）是什么？
静电放电是一种自然现象，其发生时电子会以产生电荷不平衡而产生电场这样一种方式被重新分配。其原因要么是由于感应，要么是摩擦充电，当电场足够强时，静电电荷就在潜在差异中寻求平衡，这时就会发生一种被称为静电放电的暴烈电击。这些常见的电击对于人类是良性的，但是对于基于微电子器件的电子产品来说就意味着灾难。

易受 ESD 影响的接口
Semiware 瞬态电压抑制 (TVS) 电路防护二极管，可保护数据接口免受静电放电 (ESD)、闪电和其他破坏性电压瞬变造成的损坏或闩锁效应。我们的防护设备具有低钳位电压、低电容和低泄漏电流的特点。
作为数据接口防护市场的领导者，Semiware 的 TVS 设备可保护电子系统中常见的所有关键数据端口和对 ESD 敏感的触控点。ESD 防护产品组合可保护众多数据端口，以下仅列出部分。

ESD静电的主要来源

电子设备接口的静电（ESD）主要来源于外部环境或操作过程中电荷的积累和突然释放，可能对接口电路造成损伤。以下是电子设备接口静电的主要来源及具体场景：

  1. 人体接触（HBM – Human Body Model）
    直接触碰接口：人体带电（如摩擦衣物、行走）后接触接口引脚，静电通过接口放电。例：插拔USB、HDMI、耳机接口时，手指或金属接头放电。
    未接地操作：维修或测试时，未佩戴防静电手环，人体静电传导至接口。
  2. 带电物体接触（MM – Machine Model）
    工具或设备放电：未接地的金属工具（如镊子、螺丝刀）接触接口。
    其他带电设备：带电的测试仪器或外设（如U盘、充电器）插入时放电。
  3. 摩擦或分离起电（CDM – Charged Device Model）
    接口插拔过程：反复插拔连接器时，摩擦导致接口金属或塑料外壳带电。例：Type-C接口频繁插拔产生静电积累。
    包装材料摩擦：设备运输中，接口与防静电袋/泡沫摩擦带电。
  4. 环境感应静电
    附近强电场：高压设备、显示器屏幕或电源适配器产生的静电场，可能感应到接口引脚上。
    空气放电（空气击穿）：干燥环境下，接口附近积累的静电通过空气放电（如雷击感应）。
  5. 其他特殊场景
    热插拔操作：带电状态下插拔外设（如USB热插拔）可能引发瞬时放电。
    接口设计缺陷：未加ESD保护器件（如TVS二极管）。接口金属外壳未良好接地，导致电荷无法释放。

典型接口ESD损坏现象

  • 通信异常：接口信号丢包、速率下降（如USB传输失败）。
  • 功能失效：接口无响应或烧毁（如HDMI无输出）。
  • 隐性损伤：ESD导致芯片内部击穿，寿命缩短。

ESD静电的防护措施

1、硬件设计：

  • 接口添加TVS二极管、ESD防护芯片（如USB接口的TPD4E05U06）。
  • 确保金属外壳接地，避免电荷积累。

2、操作规范：

  • 插拔前触摸接地金属（如机箱）释放人体静电。
  • 避免在干燥环境下直接用手接触接口引脚。

3、环境控制：

  • 保持湿度40%~60%，减少静电产生。
  • 使用防静电包装和工具。

电子设备接口的ESD主要来自人体操作、插拔摩擦、环境感应等，需通过硬件防护（TVS管）、规范操作（接地）、环境管理综合解决。接口ESD防护是电子设计（如USB、HDMI、RJ45）的关键考量之一。

如何选择ESD保护器件

选择合适的电路保护器件是至关重要的，而且通常是一项不可忽视的任务。不仅需要对瞬态条件下的ESD保护进行适当的评估分级，而且ESD器件的电气参数也需要不能在数据接口上引入非预期的信号完整性问题。良好的ESD保护通常具有非常快的响应时间、极低的运行和钳位电压、极低的漏电电流和极低的电容等特性。Semware 提供的瞬变电压抑制器（TVS）二极管经过了精心的打造，可以用来捕获高峰值ESD电流，并经过精心设计以在整个产品生命周期中实现坚固耐用且性能始终如一。如需了解Semiware的ESD二极管产品线信息，请访问：https://semiware.com/products/tvs-array/

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Semiware 拥有电路保护器件的完善产品阵容，同时凭借其在电路保护领域的技术和终端产品的应用背景，为电子、汽车和工业市场上的客户提供完整的EMC设计与测试等服务。我们遍布全球的EMC实验室和经验丰富的EMC工程师，为您提供完整的接口保护方案和验证环境，欢迎随时与我们联络。