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2008-06-2710:54:42 星期五
ESD静电阻抗器优缺点分析

目前已经有好几种ESD保护器件,但最常用的可分成三大类:聚合体、压敏电阻/抑制器和二极管。确定选用哪种ESD保护器件的最难点在于如何最容易地明确哪种器件可以提供最大的保护。系统供应商一般是通过数据手册上的ESD额定值(或标称值)来比较ESD保护器件的好坏。事实上,从这些额定值根本看不出器件保护系统的能力有多强。具体还取决于其它二极管参数。

除了保护器件的ESD标称值外,电压值(箝位电压)ASIC端有多大电流(剩余电流)也是需要考虑的关键因素。ESD保护器件功能是通过将大部分电流短路到地并将ASIC端的电压箝位到低于脉冲电压的值实现的。

确定箝位电压和剩余电流不是一项很容易的任务。在大多数ESD保护数据手册中引用的箝位电压-如果有的话-很容易让人产生误解。而数据手册中从来没有剩余电流这一项,因为它与系统版图有关,与器件本身无关。而作为替代参数的保护电路的动态电阻(Rdyn)则有助于比较器件,因为具有较低电阻的器件可以分流较大比例的电流。遗憾的是,这个动态电阻值在保护器件的数据手册中通常也不见踪影。

聚合体器件

虽然聚合体器件对高频应用来说相当有吸引力,因为它们的亚皮法电容值只有0.05-1.0pF,但这么低的电容也会带来不那么吸引人的副作用。与二极管不同的是,聚合体器件要求端电压达到触发电压时才击穿,而这个触发电压要比箝位电压高出许多。典型的聚合体ESD器件在500V之前是不会击穿的。一旦击穿后它就会迅速跳到最高达150V的箝位电压。当电荷释放掉后,聚合体将返回高阻状态。不过这一过程可能要花数小时甚至一天的时间,因此它们对消费类应用来说没有吸引力。这些器件在制造中很难精确表征,其数据手册通常只包含典型参数值,而不提供最小和最大保证值。另外,由于它们在物理上是属于柔性器件,因此它们的性能会随着遭受ESD脉冲数量的增加而下降。

压敏电阻和抑制器

压敏电阻和抑制器是非线性的可变电阻。虽然它们相对来说不贵,但抑制器通常具有高触发电压、高箝位电压和高阻抗特性,从而使得大多数能量会到达受保护的器件,而不是分流到地。典型的低电容抑制器的箝位电压范围在150500V。低电容抑制器的典型动态电阻是2040欧姆。由于其高阻抗特性,几乎所有ESD冲击电流都会传递到受保护器件而不是分流到地。

半导体二极管

另外一种ESD保护方法是采用半导体二极管。ESD保护二极管被表征为低箝位电压、低阻抗、快速导通时间和更好的可靠性。通常半导体二极管可以提供最好的ESD保护,而且现在的二极管已经可以做到1pF的等效电容,因此已经成为可靠的ESD保护和良好的信号完整性的最佳选择。

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