高性能的便攜應用ESD保護方案

　　外部保護元件比較及其性能測試

　　常見(jiàn)的外部保護元件有壓敏電阻、聚合物和硅瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)等，它們所采用的材料分別是金屬氧化物、帶導電粒子的聚合物和硅。壓敏電阻在低電壓時(shí)，呈現出高電阻，而在較高電壓時(shí)電阻會(huì )下降。帶導電粒子的聚合物在正常電壓下相當高的電阻，但當遭受ESD應力時(shí)，導電粒子間的小間隙會(huì )成為突波音隙陣列，從而帶來(lái)低電阻路徑。TVS則為采用標準與齊納二極管特性設計的硅芯片元件。TVS元件主要針對能夠以低動(dòng)態(tài)電阻承載大電流的要求進(jìn)行優(yōu)化，由于TVS元件通常采用IC方式生產(chǎn)，因此我們可以看到各種各樣的單向、雙向及以陣列方式排列的單芯片產(chǎn)品。

　　在這幾種外部保護元件中，TVS元件的大電流導電率極佳，且在重復應力條件下仍能維持優(yōu)異性能，不存在壓敏電阻或聚合物等其它保護元件使用增多后會(huì )出現性能下降的問(wèn)題，而且新的ESD元件具有極低的電容，非常適合高速數據線(xiàn)路的ESD保護。而越是高速的應用，越是要求ESD保護元件具有更低的電容及更低的鉗位電壓。

　　圖1：安森美半導體集成硅ESD保護元件擁有比競爭器件更優(yōu)的鉗位電壓性能。

　　電子系統必須能夠在IEC 61000-4-2標準測試條件下存續。為了對上述幾種外部ESD保護元件進(jìn)行更加直接的比較，對壓敏電阻、聚合物、安森美半導體半導體硅保護元件及性能最接近的硅競爭器件，首先施以IEC 61000-4-2 ±8 kV ESD接觸放電脈沖，并通過(guò)示波器截取其ESD鉗位電壓波形進(jìn)行比較，可以發(fā)現安森美半導體的硅ESD保護元件擁有低得多的鉗位電壓，不僅優(yōu)于壓敏電阻和聚合物等無(wú)源元件，更優(yōu)于性能最接近的硅競爭器件，參見(jiàn)圖1 。