ESD器件防护原理

这里引见手机中对还是用的tvs管和压敏电阻。1、esd器件的重要性能参数1、最大任务电压(max working voltage)准许长久中缀施加在esd保护器件两端的电压(无效值)，在此任务状态下esd器件不导通，摒弃高阻状态，反向泄电流很小。2、击穿电压(breakdown voltage)esd器件开端行径(导通)的电压。一般地，tvs管行径电压比压敏电阻低。3、钳位电压(clamping voltage)esd器件流过峰值电流时，其两端泛起的电压，超过此电压，也许形成esd永恒性损伤。4、泄电流(leakage current)在指定的直流电压(一般指不超过最大任务电压)的作用下，流过esd器件的电流。一般地，tvs管的反向泄电流是na级，压敏电阻泄电流是μa级，此电流越小，对保护电路影响越小。五、电容(capacitance)在给定电压、频率条件下测得的值，此值越小，对保护电路的信号传输影响越小。例如硅半导体tvs管的结电容(pf级)，压敏电阻的寄生电容(nf级)六、响应时间(response time)指esd器件对输入的大电压胁迫到预定电压的时间。一般地，tvs管的响应时间是ns级，压敏电阻是μs级，此时间越小，更能无效的保护电路中元器件。七、寿命(esd pulse withstanding)tvs技术把持的是半导体的钳位原理，在负责瞬时高压时，会立即将能量释放出去，根本上没有寿命限定；而压敏电阻给与的是物理吸收原理，是以每经过一次esd工作，材料就会遭到肯定的物理损伤，组成没法答复的泄电通道，会随着应用次数的增多性能升高，存在寿命限定。2、tvs管(硅半导体)瞬态抑制二极管（transient voltage suppressor）简称tvs，是一种二极管形式的高效率保护器件，把持p-n结的反向击穿任务原理，将静电的高压脉冲导上天，从而保护了电器外部对静电敏感的元件。以tvs二极管为例：当瞬时电压超过电路失常任务电压后，tvs二极管便产生雪崩，供给给瞬时电流一个超低电阻通路，其成就是瞬时电疏通过二极管被引开，避开被保护器件，并且在电压答复失常值以前使被保护回路始终摒弃截至电压。当瞬时脉冲完结当前，tvs二极管自动答复高阻状态，全体回路进入失常电压。tvs管的失效形式次如果短路，但当通过的过电流太大时，也也许形成tvs管被炸裂而开路。tvs管有单向和双向两种，单向tvs管的个性与稳压二极管相似，双向tvs管的个性至关于两个稳压二极管反向勾串，其i-v曲线个性图见图1，图中性能参数注解：①反向断态电压(截至电压) vrwm与反向泄电流ir：反向断态电压(截至电压)vrwm示意tvs管不导通的最高电压，在这个电压下只要很小的反向泄电流ir。②击穿电压vbr：tvs管通过规定的测试电流it时的电压，这是示意tvs管导通的标志电压。③脉冲峰值电流ipp：tvs管准许通过的10/1000μs波的最大峰值电流（8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右，8/20μs是定义ipp脉冲波电流，请参考下图2），超过这个电流值就也许形成永恒性毁坏。在同一个系列中，击穿电压越高的管子准许通过的峰值电流越小。④最大箝位电压vc：tvs管流过脉冲峰值电流ipp时两端所泛起的电压。⑤正勾引通电压vf：tvs通过正勾引通电流if的压降。除上述性能参数外，tvs管还有一个关键参数：p-n结电容cj。

图1 tvs管i-v曲线个性图

图23、压敏电阻(mlv/mov)多层压敏电阻(mlv)及金属氧化物压敏电阻(mov)把持zno等压敏陶瓷材料的压敏个性，完成为了对静电的防护，压敏电阻器的电阻体材料是半导体，当施加于压敏电阻器两端电压小于其压敏电压，压敏电阻器至关于10mω以上绝缘电阻；当在压敏电阻器两端施加大于压敏电压的过电压时，压敏电阻器的电阻急剧升高泛起低阻态，从而把电荷快速导走，无效地保护了电路中的其他元器件不致过压而毁坏。压敏电阻给与的是物理吸收原理，是以每经过一次esd工作，材料就会遭到肯定的物理损伤，组成没法答复的泄电通道，会随着应用次数的增多性能升高，存在寿命限定题目。压敏电阻阻挡双向保护，它的伏安个性是彻底对称的，见图5，vw：失常任务电压(working voltage)。il：最大vw任务条件下的泄电电流(leakage current)。压敏电阻的失效形式次如果短路，但当通过的过电流太大时，也也许形成阀片被炸裂而开路。

图5 zno等压敏陶瓷材料的压敏电阻i-v曲线个性图4、tvs管和压敏电阻运用处合通过对tvs管和压敏电阻的性能对照，按照各自的益处，安妥运用处合列下：1、与压敏电阻对照，tvs管具备响应时间快、钳位电压错误谬误小、结电容小、反向泄电流小和无寿命限定等益处，于是较安妥于信号品质要求高、线泄电要求小等接口的esd防护，例如高速数据信号传输线、时钟线等。2、与tvs管对照，压敏电阻的击穿电压vbr和箝位电压vc都绝对高，通流手段绝对强，具备更强的电涌脉冲吸收手段，于是较安妥于电源接口的esd或电涌防护。3、对付两者都安妥的场合，思索代价因素，选用压敏电阻。