ESD防護(hù)器件的主要作用是保護(hù)電子設(shè)備和電路免受靜電放電（ESD）的損害。提高產(chǎn)品整體的穩(wěn)定性和可靠性。
1、ESD靜電二極管工作原理
將ESD靜電保護(hù)二極管并聯(lián)于電路中，當(dāng)電路正常工作時(shí)，它處于截止?fàn)顟B(tài)（高阻態(tài)），不影響線路正常工作，當(dāng)電路出現(xiàn)異常過壓并達(dá)到其擊穿電壓時(shí)，它迅速由高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)，給瞬間電流提供低阻抗導(dǎo)通路徑，同時(shí)把異常高壓鉗制在一個(gè)安全水平之內(nèi)，從而保護(hù)被保護(hù)IC或線路；當(dāng)異常過壓消失，其恢復(fù)至高阻態(tài)，電路正常工作。
2、ESD防護(hù)器件參數(shù)含義
ESD產(chǎn)品的伏安特性曲線與TVS類似，與TVS不同的是，ESD產(chǎn)品功率較小，工作電壓也較低，ESD的工作電壓根據(jù)被保護(hù)芯片的工作電壓來設(shè)計(jì)。
VRWM：反向截止電壓， 允許長期連續(xù)施加在ESD保護(hù)器件兩端的電壓(有效值)，在此工作狀態(tài)下ESD器件不導(dǎo)通，保持高阻狀態(tài)，反向漏電流很小。
VBR：擊穿電壓，擊穿電壓是ESD要開始動(dòng)作（雪崩擊穿）的電壓，一般在規(guī)定的電流下測量，通常在大小為1mA的電流下測量。
IR：反向漏電流， 在指定的直流電壓(一般指不超過最大工作電壓)的作用下，流過ESD器件的電流。一般地，TVS管的反向漏電流是nA級，壓敏電阻漏電流是μA級，此電流越小，對保護(hù)電路影響越小。
IPP：峰值脈沖電流，ESD產(chǎn)品一般采用8/20μs的波形測量。
VC：鉗位電壓， ESD器件流過峰值電流時(shí)，其兩端呈現(xiàn)的電壓，超過此電壓，可能造成ESD永久性損傷。
Cj：PN結(jié)的結(jié)電容， 在給定電壓、頻率條件下測得的值，此值越小，對保護(hù)電路的信號傳輸影響越小。比如硅半導(dǎo)體TVS管的結(jié)電容(pF級)，壓敏電阻的寄生電容(nF級) ，另一方面ESD的結(jié)電容與ESD的芯片面積、工作電壓有關(guān)系。對于相同電壓ESD產(chǎn)品，芯片面積越大結(jié)電容越大；對于相同芯片面積的ESD，工作電壓越高結(jié)電容就越低。
響應(yīng)時(shí)間(Response Time) 指ESD器件對輸入的大電壓鉗制到預(yù)定電壓的時(shí)間。一般地，ESD管的響應(yīng)時(shí)間是Ps級，此時(shí)間越小，更能有效的保護(hù)電路中元器件。
3、ESD防護(hù)器件選型步驟
a.計(jì)算接口信號幅值的范圍來確定ESD器件的工作電壓；
b.根據(jù)信號類型決定使用單向或者雙向ESD器件;
c.根據(jù)信號速率決定該接口能承受的最大寄生電容；
d.根據(jù)電路系統(tǒng)的最大承受電壓沖擊，選擇適合的鉗位電壓；
f.根據(jù)電路設(shè)計(jì)布局及被保護(hù)線路數(shù)選擇合適的封裝。
g.確保ESD器件可達(dá)到或超過IEC 61000-4-2 level4。
4、ESD防護(hù)器件注意事項(xiàng)和技巧
a. ESD器件的截止電壓應(yīng)大于被保護(hù)IC的最大工作電壓，否則會影響被保護(hù)電路的正常工作。如工作電壓為5V的線路，應(yīng)選擇截止電壓等于或者大于5V的ESD器件進(jìn)行保護(hù)。
b.脈沖峰值電流 IPP 和最大鉗位電壓 VC 的選擇：ESD 靜電二 極管使用時(shí)，要根據(jù)線路上可能出現(xiàn)的最大浪涌電流來選擇 IPP 合 適的型號。要注意的是， 此時(shí)的最大鉗位電壓 VC 應(yīng)不大于被保護(hù)芯 片所能耐受的最大峰值電壓；
c. ESD一般用于各類通信端口靜電防護(hù)，在一些高速數(shù)據(jù)線路，如USB3.0、USB3.1、HDMI、IEEE1394等接口，ESD保護(hù)器件的結(jié)電容應(yīng)選擇盡量的小，以避免影響通信質(zhì)量。
d. 根據(jù)電路設(shè)計(jì)布局及被保護(hù)線路數(shù)選擇合適的封裝形式。ESD器件封裝的大小從一定程度上可以反應(yīng)器件的防護(hù)等級大小，一般封裝越大的器件可容納的ESD芯片面積也越大，防護(hù)等級也越高，反之亦然。
e.要采用 Array 式的 ESD 保護(hù)組件，這樣才可以用最少的組件數(shù)來縮小 PCB 的空間及降低 PCB 的寄生阻抗
f.ESD 保護(hù)元件的鉗制電壓必須要夠低，才能使系統(tǒng)在 ESD 發(fā) 生時(shí)還能不受干擾地運(yùn)作， 至于要多低的鉗制電壓才夠， 則要看系統(tǒng) 的噪聲免疫能力而定。
5、常用的ESD防護(hù)器件有哪些：
a.TVS二極管
TVS二極管是最常見的ESD保護(hù)器件之一，它通過快速的PN結(jié)反向擊穿來吸收大量的電荷，并將其導(dǎo)到地線上，從而保護(hù)電路不受損害。
TVS二極管具有質(zhì)量穩(wěn)定、低漏電流和快速響應(yīng)等特點(diǎn)，并且價(jià)格也相對較低。
b.金屬氧化物壓敏電阻
金屬氧化物壓敏電阻是另一種常見的ESD保護(hù)器件，它也可以快速吸收靜電放電的能量。
與TVS二極管不同的是，金屬氧化物壓敏電阻的擊穿電壓和阻值都比較高，所以它經(jīng)常被用于對電壓要求更高的場合。
c.瞬態(tài)電壓抑制器
瞬態(tài)電壓抑制器是一種可以在保持電路正常工作電壓的同時(shí)，通過限制短時(shí)間內(nèi)突發(fā)電壓的超出范圍而保護(hù)電路不受損害的ESD保護(hù)器件。
瞬態(tài)電壓抑制器具有響應(yīng)速度快、無反彈效應(yīng)和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在實(shí)際的應(yīng)用中廣泛使用。
6、使用ESD防護(hù)器件的好處是什么
a.防止靜電放電對電子設(shè)備和電路的直接損害：靜電放電可能導(dǎo)致電子設(shè)備和電路的瞬態(tài)電壓升高，從而損壞或破壞器件和電路結(jié)構(gòu)。ESD保護(hù)元件能夠吸收和分散靜電放電的能量，保護(hù)設(shè)備和電路不受損害。
b.提供對地的短路路徑：ESD保護(hù)元件通常與地連接，當(dāng)靜電放電發(fā)生時(shí)，它們提供了一條低阻抗的路徑，將靜電放電能量迅速引導(dǎo)到地，防止其通過電路流過敏感器件。
c.保護(hù)敏感器件和接口：ESD保護(hù)元件通常用于保護(hù)敏感器件（如傳感器、芯片等）和接口（如USB、HDMI、以太網(wǎng)等），防止靜電放電對它們造成損害。
d.提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性：通過使用ESD保護(hù)元件，可以有效降低靜電放電對系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，延長設(shè)備的使用壽命。
e.符合相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)或認(rèn)證要求：許多電子設(shè)備和電路在上市前需要通過相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證，其中包括對ESD保護(hù)的要求。使用合適的ESD保護(hù)元件可以幫助設(shè)備和電路滿足這些要求，獲得認(rèn)證。
京公網(wǎng)安備11010802046783號
