河南低電容ESD保護元件應用

來源: 發(fā)布時間:2023-07-19

在高頻接口還可以采用電阻衰減網(wǎng)絡和LC濾波電路形成ESD保護。電阻衰減網(wǎng)絡在很寬的頻帶范圍都有較好的適應性,但是它在衰減ESD脈沖的同時,對高頻信號進行同比例衰減,改變了電路系統(tǒng)的增益分配,而且在低噪聲要求的高頻接口不能采用此方法。從圖1的ESD頻譜可見,數(shù)百MHz以下的高頻接口很難使用濾波方法實現(xiàn)ESD防護,只有在GHz以上的高頻接口且使用LC高通濾波器才具有可實現(xiàn)性。適用于高頻信號接口的ESD防護電路必須有很小的并聯(lián)結(jié)電容、較小的串聯(lián)電感和很快的響應速度,這對防護器件參數(shù)的選取、PCB布局的寄生參數(shù)控制、阻抗匹配以及布板面積都有較高的要求,實際實現(xiàn)起來并不簡單。ESD靜電保護元器件是為高速數(shù)據(jù)傳輸應用的I/O端口保護設計的器件。河南低電容ESD保護元件應用

ESD是一種常見的近場危害源,可形成高電壓,強電場,瞬時大電流,并伴有強電磁輻射,形成靜電放電電磁脈沖?!る娏?gt;1A,·上升時間~15ns,衰減時間~150ns。ESD靜電放電的特點:靜電起電的**常見原因是兩種材料的接觸和分離。**經(jīng)常發(fā)生的靜電起電現(xiàn)象是固體間的摩擦起電現(xiàn)象。此外還有剝離起電、破裂起電、電解起電、壓電起電、熱電起電、感應起電、吸附起電和噴電起電等。物體的靜電起電—放電一般具有高電位、強電場和寬帶電磁干擾等特點。廣東低電容ESD保護元件測試在ESD設計中,Diode是一種常見的器件。

在JS-001-2012及MIL-STD-883H中,帶電的人體都用100皮法(pF)電容器及1500歐姆的放電電阻來模擬。在測試過程中,電容會充電到數(shù)千伏(常見的是2kV、4kV、6kV及8kV),再借由電阻串聯(lián)到被測器件進行放電。典型的HBM波形有2至10納秒的上升時間、每千伏特0.67安培的電流,及200納秒脈沖寬度的雙重指數(shù)信號衰減波形。如果帶電人體通過其手持的小金屬物件,如鑰匙、螺絲刀等對其他物體產(chǎn)生的放電稱為人體-金屬ESD模型,與典型的人體放電模型有明顯的差別。人體-金屬ESD產(chǎn)生的放電電流的峰值一般要比人體ESD大5~7倍。原因是金屬物件的電極效應使得人體放電的等效電阻***變小。

Resistor不單獨用于芯片的ESD保護,它往往用于輔助的ESD保護,如芯片Input***級保護和第二級保護之間的限流電阻。當ESD電流過大,***級ESD器件難以將電壓鉗位至安全區(qū)域時,第二級ESD器件的導通將使其與電阻分壓,從而進一步降低進入內(nèi)部電路的電壓。又如用于GG-NMOS的柵電阻,如圖6所示,NMOS的柵極通過一電阻接地,而非直接接地。如此一來,在NMOS漏端發(fā)生正向的ESD脈沖時,由于NMOS的漏一柵電容,會使得器件的柵極耦合出一正的電勢,該電勢會促使NMOS的溝道開啟,從而起到降低NMOS在ESD應力下觸發(fā)電壓的目的。靜電干擾電流的放電路徑主要有兩條:一條通過外殼流向大地,另一條通過內(nèi)部PCB流向大地。

降低防護器件結(jié)電容的設計方法當防護器件的并聯(lián)結(jié)電容較大時,將對高頻信號產(chǎn)生“衰耗”作用,此時需要改進防護電路的設計,降低結(jié)電容對信號質(zhì)量的影響。常用的設計方法有;A二極管偏置法二極管結(jié)電容隨反向偏升高而降低,對防護一極管施加話當?shù)姆聪蚱珘嚎蛇m用更高頻率電路。B.二極管串聯(lián)法一-兩個相同防護二極管串聯(lián)可使接入電容減小一半。C阻抗匹配法一-當防護二極管的結(jié)電容太大,可以對防護器件并聯(lián)小電感,使之和二極管結(jié)電容并聯(lián)諧振在工作信號頻率點,這時保護電路對工作頻率呈高阻抗,從而減小對高頻電路四配的影響,并有利于加強防護。ESD靜電保護元件的浪涌防護等級可用IPP這個參數(shù)來表示。河南低電容ESD保護元件應用

ESD防護電路的主要功能是盡量在接口位置把ESD脈沖瀉放到地。河南低電容ESD保護元件應用

MOV具有ns級的快速響應,但是結(jié)電容一般在數(shù)十pF以上;GDT具有pF級以下的結(jié)電容,但是響應時間在數(shù)百ns以上;TSS的響應速度很快,可達ps級,其結(jié)電容一般也在數(shù)十pF以上;TVS的響應速度很快,可達ps級,其結(jié)電容目前比較低可以做到兒個pF;快速開關二極管的響應速度與TVS相同,其結(jié)電容可達到1pF以下??梢?,MOV、GDT和TSS都不能用于高頻電路的ESD防護;TVS可以直接使用在數(shù)百MHz的信號接口進行ESD防護,當用于GHz以上的信號接口必須采用降低結(jié)電容的措施:低容值的快速開關二極管可以直接或采用降低結(jié)電容的優(yōu)化措施后用于數(shù)GHz的信號接口。河南低電容ESD保護元件應用

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