采用TVS二极管的ESD原理 

分享 收藏 已有 153 次阅读  2018-06-14 10:42

静电是一种客观存在的自然现象,产生的方式多种,如接触、摩擦、电器间感应等。静电的特点是长时间积聚、高电压、低电量、小电流和作用时间短的特点。


人体自身的动作或与其他物体的接触,分离,摩擦或感应等因素,可以产生几千伏甚至上万伏的静电。静电在多个领域造成严重危害。摩擦起电和人体静电是电子工业中的两大危害,常常造成电子电器产品运行不稳定,甚至损坏。

esd保护对高密度、小型化和具有复杂功能的电子设备而言具有重要意义。本文探讨了TVS管的ESD保护原理:

电路保护元件存在几种技术,当选择电路保护元件时,若设计师选择不当的保护器件将只能提供错误的安全概念。电路保护元件的选择应根据所要保护的布线情况、可用的电路板空间以及被保护电路的电特性来决定。此外,了解保护元件的特性知识也非常必要,需要考虑的重要因素之一是器件的箝位电压。所谓箝位电压是在esd器件里跨在瞬变电压消除器(TVS)上的电压,它是被保护IC的应变电压。

因为利用先进工艺技术制造的IC电路里氧化层比较薄,栅极氧化层更易受到损害。这意味着较高的箝位电压将在被保护IC器件上产生较高的应变电压,并且增加了失效的概率。

很多保护元件都被设计成可吸收大量的能量,由于元件结构或设计上的原因也导致其具有很高的箝位电压。由于变阻器的箝位电压太高,他们不能够提供有效的esd保护。此外,由于变阻器的高电容他们也不能给高速数据线路提供保护。TVS二极管正是为解决此问题而产生的,它已成为保护便携电子设备的关键性技术。

TVS二极管是专门设计用于吸收esd能量并且保护系统免遭esd损害的固态元件。如果应用得当,TVS二极管将限制跨在被保护器件上的电压刚好高过额定工作电压,但是却远低于破坏阈值电压。

值得注意的是,不管选择怎样的TVS器件,它们在电路板上的布局非常重要。TVS布局前的导线长度应该减到最小,因为快速(0.7ns)esd脉冲可能产生导致TVS保护能力下降的额外电压。

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