如何正確選擇ESD二極管

測試電子產品必須按照IEC61000-4-2等標準來。系統(tǒng)設計師采用多種方法來確保產品符合主流的ESD標準，包括解決外殼設計、電路板設計、元件選擇，甚至是軟件修復。其中一個重要的方法是在輸入和輸出(I/O)連接器等關鍵電路節(jié)點處使用保護元件。ESD二極管保護元件通常稱作瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)。   

ESD二極管的靜電保護原理及應用要求  ：

許多集成電路(IC)都有一些可能比較敏感的輸入，這使得它們在輸入電壓遠高于正常值的的情況下(例如在ESD應力作用下)易于受損。正常工作電壓與使器件開始受損的電壓之間的區(qū)域是安全過壓區(qū)。安全過壓區(qū)與器件受損區(qū)之間有少許交疊，因為如果較大的過壓僅持續(xù)極短時間，那么即使不是在安全過壓區(qū)，器件可能也可以承受。

ESD二極管的任務就是發(fā)生靜電事件時，將輸入電壓維持在安全過壓范圍之內，而在正常工作時不影響系統(tǒng)性能。ESD二極管器件被放置于鄰近靜電事件可能進入系統(tǒng)的位置，旨在限制敏感節(jié)點處的電壓，并將電流引至不太敏感的節(jié)點，如地電平。為實現(xiàn)這個功能，ESD二極管必須在正常工作電壓范圍內擁有高阻抗,在正常工作電壓范圍之外擁有低阻抗，這樣才能將電流直接從敏感節(jié)點引開，并限制瞬態(tài)電壓。  

對ESD二極管的基本要求與具體應用有關，但一般情況下有如下要求：  

(1)能夠在期望的靜電應力下正常工作；  

(2)在正常電壓范圍內具有高阻抗(低泄漏)；  

(3)在正常電壓范圍之外呈低阻抗；  

(4)導通電壓適合應用；  

(5)在遭受應力期間可快速地從高阻抗轉換至低阻抗  

(6)電容對目標應用而言不太高。  

ESD二極管器件的分類  

在比較具體的TVS器件類型之前，需要理解兩種分類。  

單向與雙向保護：單向和雙向ESD二極管器件都能抑制正向和負向應力。依據(jù)ESD二極管維持高阻抗、低泄漏狀態(tài)的電壓范圍，可以最好地理解這兩個術語的不同。這種電壓范圍決定了ESD器件能保護的電路節(jié)點類型。雙向ESD二極管具有相對于零伏電壓的對稱特性。雙向ESD器件更符合保護電壓基于零伏對稱或雙向的電路節(jié)點。單向ESD二極管產品具有相對零伏電壓不對稱的特性。單向ESD二極管器件極適合保護電壓極性始終相同的電路節(jié)點，如0到5伏這樣的單極性電壓。  

電壓箝位與消?。弘妷后槲黄骷墓ぷ髟硎菑牡碗妷簳r的高阻抗轉換至高于導通電壓時的低阻抗，且沒有負阻抗區(qū)域(圖2)。這器件通過提供接地的低阻抗通道，對高于導通電壓的電壓進行箝位。消弧(crowbar)器件在低電壓時也呈高阻抗，但當電壓較高時觸發(fā)新的導通機制，使電流增大，并伴隨著電壓下降。因此，消弧器件擁有負阻抗區(qū)域。

某些消弧器件的觸發(fā)電壓可能非常高。如果消弧TVS觸發(fā)器的速度足夠快，就可以經(jīng)常提供保護，即便電壓已經(jīng)達到可能導致器件損壞的電平。消弧器件有時也稱作“驟回"器件，因為電壓驟然下降。