如何正(zhèng)确選擇ESD二极管

测試電(diàn)子産品必須按照IEC61000-4-2等标(biāo)準来(lái)。系(xì)統設计师(shī)采用多(duō)種(zhǒng)方(fāng)法来(lái)确保産品符合主(zhǔ)流的(de)ESD标(biāo)準，包(bāo)括解(jiě)決外(wài)殼(ké)設计、電(diàn)路(lù)闆設计、元(yuán)件選擇，甚至(zhì)是软(ruǎn)件修複。其(qí)中(zhōng)一(yī)个(gè)重(zhòng)要(yào)的(de)方(fāng)法是在(zài)輸入(rù)和(hé)輸出(chū)(I/O)連(lián)接器等關(guān)鍵電(diàn)路(lù)节(jié)點(diǎn)处使用保護元(yuán)件。ESD二极管保護元(yuán)件通(tòng)常稱作(zuò)瞬态電(diàn)壓抑制器(TVS)。  

ESD二极管的(de)静(jìng)電(diàn)保護原理(lǐ)及(jí)應(yìng)用要(yào)求  ：

許多(duō)集成(chéng)電(diàn)路(lù)(IC)都有(yǒu)一(yī)些(xiē)可(kě)能(néng)比較敏感(gǎn)的(de)輸入(rù)，这(zhè)使得它(tā)们(men)在(zài)輸入(rù)電(diàn)壓遠(yuǎn)高(gāo)于(yú)正(zhèng)常值的(de)的(de)情(qíng)況下(xià)(例如在(zài)ESD應(yìng)力作(zuò)用下(xià))易于(yú)受損。正(zhèng)常工作(zuò)電(diàn)壓与使器件開(kāi)始(shǐ)受損的(de)電(diàn)壓之(zhī)間(jiān)的(de)區(qū)域是安(ān)全(quán)过壓區(qū)。安(ān)全(quán)过壓區(qū)与器件受損區(qū)之(zhī)間(jiān)有(yǒu)少(shǎo)許交疊，因(yīn)为(wèi)如果(guǒ)較大的(de)过壓僅持(chí)續极短(duǎn)时(shí)間(jiān)，那(nà)麼(me)即使不(bù)是在(zài)安(ān)全(quán)过壓區(qū)，器件可(kě)能(néng)也(yě)可(kě)以(yǐ)承受。

ESD二极管的(de)任務(wù)就(jiù)是發(fà)生(shēng)静(jìng)電(diàn)事(shì)件时(shí)，将輸入(rù)電(diàn)壓維持(chí)在(zài)安(ān)全(quán)过壓範圍之(zhī)內(nèi)，而(ér)在(zài)正(zhèng)常工作(zuò)时(shí)不(bù)影響系(xì)統性(xìng)能(néng)。ESD二极管器件被(bèi)放(fàng)置于(yú)鄰近静(jìng)電(diàn)事(shì)件可(kě)能(néng)進(jìn)入(rù)系(xì)統的(de)位(wèi)置，旨在(zài)限制敏感(gǎn)节(jié)點(diǎn)处的(de)電(diàn)壓，並(bìng)将電(diàn)流引至(zhì)不(bù)太敏感(gǎn)的(de)节(jié)點(diǎn)，如地(dì)電(diàn)平。为(wèi)實(shí)現(xiàn)这(zhè)个(gè)功能(néng)，ESD二极管必須在(zài)正(zhèng)常工作(zuò)電(diàn)壓範圍內(nèi)擁有(yǒu)高(gāo)阻抗,在(zài)正(zhèng)常工作(zuò)電(diàn)壓範圍之(zhī)外(wài)擁有(yǒu)低(dī)阻抗，这(zhè)樣(yàng)才能(néng)将電(diàn)流直(zhí)接從敏感(gǎn)节(jié)點(diǎn)引開(kāi)，並(bìng)限制瞬态電(diàn)壓。  

对(duì)ESD二极管的(de)基本(běn)要(yào)求与具体應(yìng)用有(yǒu)關(guān)，但一(yī)般情(qíng)況下(xià)有(yǒu)如下(xià)要(yào)求：  

(1)能(néng)夠在(zài)期(qī)望的(de)静(jìng)電(diàn)應(yìng)力下(xià)正(zhèng)常工作(zuò)；  

(2)在(zài)正(zhèng)常電(diàn)壓範圍內(nèi)具有(yǒu)高(gāo)阻抗(低(dī)洩漏)；  

(3)在(zài)正(zhèng)常電(diàn)壓範圍之(zhī)外(wài)呈低(dī)阻抗；  

(4)導通(tòng)電(diàn)壓适合應(yìng)用；  

(5)在(zài)遭(zāo)受應(yìng)力期(qī)間(jiān)可(kě)快(kuài)速地(dì)從高(gāo)阻抗轉(zhuǎn)換至(zhì)低(dī)阻抗  

(6)電(diàn)容对(duì)目标(biāo)應(yìng)用而(ér)言不(bù)太高(gāo)。  

ESD二极管器件的(de)分(fēn)類(lèi)  

在(zài)比較具体的(de)TVS器件類(lèi)型之(zhī)前，需要(yào)理(lǐ)解(jiě)两(liǎng)種(zhǒng)分(fēn)類(lèi)。  

單向(xiàng)与双向(xiàng)保護：單向(xiàng)和(hé)双向(xiàng)ESD二极管器件都能(néng)抑制正(zhèng)向(xiàng)和(hé)負向(xiàng)應(yìng)力。依據(jù)ESD二极管維持(chí)高(gāo)阻抗、低(dī)洩漏狀态的(de)電(diàn)壓範圍，可(kě)以(yǐ)最(zuì)好(hǎo)地(dì)理(lǐ)解(jiě)这(zhè)两(liǎng)个(gè)術(shù)語(yǔ)的(de)不(bù)同(tóng)。这(zhè)種(zhǒng)電(diàn)壓範圍決定(dìng)了(le)ESD器件能(néng)保護的(de)電(diàn)路(lù)节(jié)點(diǎn)類(lèi)型。双向(xiàng)ESD二极管具有(yǒu)相对(duì)于(yú)零(líng)伏電(diàn)壓的(de)对(duì)稱特(tè)性(xìng)。双向(xiàng)ESD器件最(zuì)适合保護電(diàn)壓基于(yú)零(líng)伏对(duì)稱或(huò)双向(xiàng)的(de)電(diàn)路(lù)节(jié)點(diǎn)。單向(xiàng)ESD二极管産品具有(yǒu)相对(duì)零(líng)伏電(diàn)壓不(bù)对(duì)稱的(de)特(tè)性(xìng)。單向(xiàng)ESD二极管器件极适合保護電(diàn)壓极性(xìng)始(shǐ)終(zhōng)相同(tóng)的(de)電(diàn)路(lù)节(jié)點(diǎn)，如0到(dào)5伏这(zhè)樣(yàng)的(de)單极性(xìng)電(diàn)壓。  

電(diàn)壓箝位(wèi)与消弧：電(diàn)壓箝位(wèi)器件的(de)工作(zuò)原理(lǐ)是從低(dī)電(diàn)壓时(shí)的(de)高(gāo)阻抗轉(zhuǎn)換至(zhì)高(gāo)于(yú)導通(tòng)電(diàn)壓时(shí)的(de)低(dī)阻抗，且(qiě)沒(méi)有(yǒu)負阻抗區(qū)域(图(tú)2)。这(zhè)器件通(tòng)过提(tí)供接地(dì)的(de)低(dī)阻抗通(tòng)道(dào)，对(duì)高(gāo)于(yú)導通(tòng)電(diàn)壓的(de)電(diàn)壓進(jìn)行箝位(wèi)。消弧(crowbar)器件在(zài)低(dī)電(diàn)壓时(shí)也(yě)呈高(gāo)阻抗，但当電(diàn)壓較高(gāo)时(shí)觸發(fà)新(xīn)的(de)導通(tòng)機(jī)制，使電(diàn)流增大，並(bìng)伴随着電(diàn)壓下(xià)降。因(yīn)此(cǐ)，消弧器件擁有(yǒu)負阻抗區(qū)域。

某些(xiē)消弧器件的(de)觸發(fà)電(diàn)壓可(kě)能(néng)非(fēi)常高(gāo)。如果(guǒ)消弧TVS觸發(fà)器的(de)速度(dù)足夠快(kuài)，就(jiù)可(kě)以(yǐ)經(jīng)常提(tí)供保護，即便電(diàn)壓已經(jīng)达(dá)到(dào)可(kě)能(néng)導致(zhì)器件損壞的(de)電(diàn)平。消弧器件有(yǒu)时(shí)也(yě)稱作(zuò)“驟回”器件，因(yīn)为(wèi)電(diàn)壓驟然下(xià)降。