电子产品世界

ESD保护元件的对比分析及大电流性能鉴定

在人们的日常工作生活中，静电放电(ESD)现象可谓无处不在，瞬间产生的上升时间低于纳秒(ns)、持续时间可达数百纳秒且高达数十安培的电流，会对手机、笔记本电脑等电子系统造成损伤。　　图1：典型的ESD保护元件应用电路图　　利用屏幕截图和TLP进行ESD保护元件的大电流性能鉴定众所周知，对于电子系统而言，它必须能够在IEC61000-4-2标准测试条件下存续。虽然大部分的ESD保护元件都宣称能够承受IEC61000-4-2所指定的应力冲击等级，如8kV或第四级(Class4)，但业界却没有公认的ESD保护元件大电流抑制特性测试的合格标准。对此，安森美半导体给出了自己的定义，也就是在±10kV应力电压(高于8kV)测试下，被测器件仍然符合其数据表规范，且器件特性没有显著变化。图3的屏幕截图就是这样一个范例。从图中可以看出，安森美半导体的TVS元件可以迅速将ESD应力降低，即从8kV静电电压钳位到5至6V的水平；但压敏电阻的曲线则下降得很慢，而且无法降到很低的水平。该曲线表明，TVS器件的恢复时间非常短，经过TVS器件泄漏到后面电路的能量也非常少，特别适合于便携式设备的应用。而在多重应力条件下，两者的差别就表现得更为突出。由于TVS采用二极管工作原理，受到电击后，会立即击穿，然后关闭，对器件没有损伤，因此可以说没有寿命限制。对于压敏电阻而言，它采用的是物理吸收原理，每经过一次ESD事件，材料就会受到一定的物理损伤，形成无法恢复的漏电通道；而且，要达到更好的吸收效果，就要使用更多的材料，使其体积增加，进而限制了在今天小型化产品当中的应用。图4：时域反射(TDR)TLP测试的结构示意图图5：不同ESD保护元件的TLP测试I-V曲线　　第三个是超高速ESD保护，如USB2.0HS、HDMI、RF天线等，TVS电容在5pF以下，电容值与钳位相反，不可用传统TVS技术。这方面，客户可以选择安森美半导体的ESD9单向TVS(电容小于2pF)、ESD11和ESD9双向TVS(电容小于0.5pF)、NUP4212和NUP8012单向ESD保护阵列，以及NUP4214双向ESD保护阵列。图6：多层压敏电阻(MLV)与安森美半导体的TVS硅芯片技术发展趋势对比要对电子系统进行ESD保护设计，最有效的方法还是在连接器和端口处放置外部保护元件。在压敏电阻、聚合物和TVS这几种常见保护元件中，前两者分别在经济性和低电容方面占有优势，但TVS则拥有极佳的导电率，并且在多重应用作用下仍能维持强劲性能。安森美半导体提供一系列采用先进封装、拥有极佳性能的TVS元件，分别面向大功率、高速率和超高速率等应用领域，全方面满足客户的高性能ESD保护需求。

关键词： 电子电路图，ESD 保护元件 电