如何正確選擇ESD二極管

測試電子產(chǎn)品必須按照IEC61000-4-2等標準來(lái)。系統設計師采用多種方法來(lái)確保產(chǎn)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(gè)重要的方法是在輸入和輸出(I/O)連接器等關(guān)鍵電路節點(diǎn)處使用保護元件。ESD二極管保護元件通常稱(chēng)作瞬態(tài)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(kāi)始受損的電壓之間的區域是安全過(guò)壓區。安全過(guò)壓區與器件受損區之間有少許交疊，因為如果較大的過(guò)壓僅持續極短時(shí)間，那么即使不是在安全過(guò)壓區，器件可能也可以承受。

ESD二極管的任務(wù)就是發(fā)生靜電事件時(shí)，將輸入電壓維持在安全過(guò)壓范圍之內，而在正常工作時(shí)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(jìn)入系統的位置，旨在限制敏感節點(diǎn)處的電壓，并將電流引至不太敏感的節點(diǎn)，如地電平。為實(shí)現這個(gè)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(diǎn)引開(kāi)，并限制瞬態(tài)電壓。  

對ESD二極管的基本要求與具體應用有關(guān)，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(lèi)  

在比較具體的TVS器件類(lèi)型之前，需要理解兩種分類(lèi)。  

單向與雙向保護：?jiǎn)蜗蚝碗p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(tài)的電壓范圍，可以最好地理解這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)的不同。這種電壓范圍決定了ESD器件能保護的電路節點(diǎn)類(lèi)型。雙向ESD二極管具有相對于零伏電壓的對稱(chēng)特性。雙向ESD器件更符合保護電壓基于零伏對稱(chēng)或雙向的電路節點(diǎn)。單向ESD二極管產(chǎn)品具有相對零伏電壓不對稱(chēng)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(diǎn)，如0到5伏這樣的單極性電壓。  

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

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