高性能的便攜應用ESD保護方案

　　隨著(zhù)手機等便攜設備中具備更多的功能，可供靜電放電(ESD)電壓進(jìn)入的潛在輸入輸出(I/O)通道更趨眾多，包括鍵盤(pán)、按鍵、SIM卡、電池充電、USB接口、FM天線(xiàn)、LCD顯示屏、耳機插孔、FM天線(xiàn)等眾多位置都需要ESD保護。根據電容及數據率的不同，便攜設備的ESD保護應用領(lǐng)域可分為大功率、高速和極高速等三個(gè)類(lèi)型，其電容分別為大于30 pF、介于1至30 pF之間和小于1 pF，參見(jiàn)表1。由此表中可見(jiàn)，速度越高的應用要求的電容也越低，這是因為高速應用中更需要維持信號完整性及降低插入損耗。

　　表1：便攜設備ESD保護應用分類(lèi)及典型保護產(chǎn)品(其中紅色字體為領(lǐng)先產(chǎn)品)。

　　便攜設備最有效的ESD保護方法

　　從保護方法來(lái)看，一種可能的選擇是芯片內建ESD保護，但日趨縮小的CMOS芯片已經(jīng)越來(lái)越不足以承受內部2 kV等級ESD保護所需要的面積，故真正有效的ESD保護不能完全集成到CMOS芯片之中。另外，雖然通過(guò)在物理電路設計及軟件設計方面下功夫，可以發(fā)揮一些作用，但總有部分重要電路較為敏感，很難與外部隔離，故最有效的ESD保護方法還是在便攜設備的連接器或端口處放置保護元件，將極高的ESD電壓鉗位至較低的電壓，以確保電壓不會(huì )超過(guò)集成電路(IC)內氧化物的擊穿電壓，保護敏感IC。

　　在正常工作條件下，外部ESD保護元件應該保持在不動(dòng)作狀態(tài)，同時(shí)不會(huì )對電子系統的功能造成任何影響，這可以通過(guò)維持低電流以及低電容值來(lái)達成。而在ESD應力沖擊或者說(shuō)大電流沖擊條件下，ESD保護元件的第一個(gè)要求就是必須能夠正常工作，要有夠低的電阻以便能夠限制受保護點(diǎn)的電壓;其次，必須能夠快速動(dòng)作，這樣才能使上升時(shí)間低于納秒的ESD沖擊上升時(shí)間。