ESD器件防護原理

這里引見手機中對還是用的tvs管和壓敏電阻。1、esd器件的重要性能參數1、最大任務電壓(max working voltage)準許長久中綴施加在esd保護器件兩端的電壓(無效值)，在此任務狀態下esd器件不導通，摒棄高阻狀態，反向泄電流很小。2、擊穿電壓(breakdown voltage)esd器件開端行徑(導通)的電壓。一般地，tvs管行徑電壓比壓敏電阻低。3、鉗位電壓(clamping voltage)esd器件流過峰值電流時，其兩端泛起的電壓，超過此電壓，也許形成esd永恒性損傷。4、泄電流(leakage current)在指定的直流電壓(一般指不超過最大任務電壓)的作用下，流過esd器件的電流。一般地，tvs管的反向泄電流是na級，壓敏電阻泄電流是μa級，此電流越小，對保護電路影響越小。五、電容(capacitance)在給定電壓、頻率條件下測得的值，此值越小，對保護電路的信號傳輸影響越小。例如硅半導體tvs管的結電容(pf級)，壓敏電阻的寄生電容(nf級)六、響應時間(response time)指esd器件對輸入的大電壓脅迫到預定電壓的時間。一般地，tvs管的響應時間是ns級，壓敏電阻是μs級，此時間越小，更能無效的保護電路中元器件。七、壽命(esd pulse withstanding)tvs技術把持的是半導體的鉗位原理，在負責瞬時高壓時，會立即將能量釋放出去，根本上沒有壽命限定；而壓敏電阻給與的是物理吸收原理，是以每經過一次esd工作，材料就會遭到肯定的物理損傷，組成沒法答復的泄電通道，會隨著應用次數的增多性能升高，存在壽命限定。2、tvs管(硅半導體)瞬態抑制二極管（transient voltage suppressor）簡稱tvs，是一種二極管形式的高效率保護器件，把持p-n結的反向擊穿任務原理，將靜電的高壓脈沖導上天，從而保護了電器外部對靜電敏感的元件。以tvs二極管為例：當瞬時電壓超過電路失常任務電壓后，tvs二極管便產生雪崩，供給給瞬時電流一個超低電阻通路，其成就是瞬時電疏通過二極管被引開，避開被保護器件，并且在電壓答復失常值以前使被保護回路始終摒棄截至電壓。當瞬時脈沖完結當前，tvs二極管自動答復高阻狀態，全體回路進入失常電壓。tvs管的失效形式次如果短路，但當通過的過電流太大時，也也許形成tvs管被炸裂而開路。tvs管有單向和雙向兩種，單向tvs管的個性與穩壓二極管相似，雙向tvs管的個性至關于兩個穩壓二極管反向勾串，其i-v曲線個性圖見圖1，圖中性能參數注解：①反向斷態電壓(截至電壓) vrwm與反向泄電流ir：反向斷態電壓(截至電壓)vrwm示意tvs管不導通的最高電壓，在這個電壓下只要很小的反向泄電流ir。②擊穿電壓vbr：tvs管通過規定的測試電流it時的電壓，這是示意tvs管導通的標志電壓。③脈沖峰值電流ipp：tvs管準許通過的10/1000μs波的最大峰值電流（8/20μs波的峰值電流約為其5倍左右，8/20μs是定義ipp脈沖波電流，請參考下圖2），超過這個電流值就也許形成永恒性毀壞。在同一個系列中，擊穿電壓越高的管子準許通過的峰值電流越小。④最大箝位電壓vc：tvs管流過脈沖峰值電流ipp時兩端所泛起的電壓。⑤正勾引通電壓vf：tvs通過正勾引通電流if的壓降。除上述性能參數外，tvs管還有一個關鍵參數：p-n結電容cj。

圖1 tvs管i-v曲線個性圖

圖23、壓敏電阻(mlv/mov)多層壓敏電阻(mlv)及金屬氧化物壓敏電阻(mov)把持zno等壓敏陶瓷材料的壓敏個性，完成為了對靜電的防護，壓敏電阻器的電阻體材料是半導體，當施加于壓敏電阻器兩端電壓小于其壓敏電壓，壓敏電阻器至關于10mω以上絕緣電阻；當在壓敏電阻器兩端施加大于壓敏電壓的過電壓時，壓敏電阻器的電阻急劇升高泛起低阻態，從而把電荷快速導走，無效地保護了電路中的其他元器件不致過壓而毀壞。壓敏電阻給與的是物理吸收原理，是以每經過一次esd工作，材料就會遭到肯定的物理損傷，組成沒法答復的泄電通道，會隨著應用次數的增多性能升高，存在壽命限定題目。壓敏電阻阻擋雙向保護，它的伏安個性是徹底對稱的，見圖5，vw：失常任務電壓(working voltage)。il：最大vw任務條件下的泄電電流(leakage current)。壓敏電阻的失效形式次如果短路，但當通過的過電流太大時，也也許形成閥片被炸裂而開路。

圖5 zno等壓敏陶瓷材料的壓敏電阻i-v曲線個性圖4、tvs管和壓敏電阻運用處合通過對tvs管和壓敏電阻的性能對照，按照各自的益處，安妥運用處合列下：1、與壓敏電阻對照，tvs管具備響應時間快、鉗位電壓錯誤謬誤小、結電容小、反向泄電流小和無壽命限定等益處，于是較安妥于信號品質要求高、線泄電要求小等接口的esd防護，例如高速數據信號傳輸線、時鐘線等。2、與tvs管對照，壓敏電阻的擊穿電壓vbr和箝位電壓vc都絕對高，通流手段絕對強，具備更強的電涌脈沖吸收手段，于是較安妥于電源接口的esd或電涌防護。3、對付兩者都安妥的場合，思索代價因素，選用壓敏電阻。