电子产品的静电放电防护设计 

分享 收藏 已有 132 次阅读  2018-07-31 14:12

一直以来,电子产品都受到ESD的影响,轻则影响性能,重则损坏产品,因此对产品进行有效的ESD保护是十分有必要的。ESD静电放电可能会存在于外壳之间的缝隙、电源、按键、通讯口等。本文介绍的是电子产品内部电路的静电保护方案

在电子产品的静电敏感部位放置ESD防护器件能有效泄放ESD能量,从而保护系统电路。对于IC器件,从ESD的角度区分一般可以分为双那种,静电敏感器件(IC器件内部没有ESD防护能力),静电敏感器件但有一定ESD防护能力(一般能够承受2KV的HBM模型测试),静电非敏感器件(带有ESD防护功能,比如RS232/RS485之类的接口器件),对于后面一种器件我们可以 不用考虑ESD保护,对于系统级的ESD保护,前面两种器件都必须进行ESD保护。

为了即能达到ESD防护的功能又不影响系统功能,ESD保护器件最好需要具备以下条件:快的响应时间、低的钳位电压、高峰值的电流、承受ESD的重复作用而不损坏、体积小、反向漏电流小、电容小。

半导体技术的飞速发展,ESD保护的器件也有很多,不同的器件在成本、性能、防护能力方面会有所区别,需要设计时根据不同的场合、需求选用,主要有以下一些器件:

压敏电阻

压敏电阻的阻值随两端电压变化而呈非线性变化。当施加在其两端的电压小于阈值电压时,器件呈现无穷大的电阻;当施加在其两端的电压大于阈值电压时,器件呈现很小电阻值。次物理现象类似稳压管的齐纳击穿现象,不同的是压敏电阻无电压极性要求。使用压敏电阻保护电路的特点是简单、经济、瞬态抑制效果好、对电路带来的负面影响甚微,且可以获得较大的功率保护,不足的是压敏电阻钳位电压相对较高。


TVS器件(瞬变电压抑制器)

直接和保护元件并联在一起,设计简单,钳位电压低,PN 结 大,反应速度快、能起到很好的保护作用,但价格相对较高。有单个的 TVS,也有阵列型的, 有单极性的也有双极性的。 气体放电管(GDT):它是具有一定气密的玻璃或陶瓷外壳,中间充满稳定的气体,如 氖或氩,并保持一定压力。GDT 通流量大、极间电容小,可自行恢复,其缺点是响应速度太慢,放电电压不够精确,寿命短,电性能会随时间变化。

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