ESD/TVS 防护器件

目录

静电放电ESD

工作原理

选型参数

瞬态电压抑制器（TVS）

工作原理

选型参数

两者差异

---

静电放电ESD

• 工作原理

  • 将ESD静电保护 二极管并联于电路中，当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作，当电路出现异常过压并达到其击穿电压时，它迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压钳制在一个安全水平之内，从而保护被保护 IC或线路；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。

• 选型参数

  • ①最大工作电压（MaxWorking Voltage）：即是允许长时间连续施加在保护器件两端的电压，在此工作状态下，ESD保护器件不导通，保持高阻状态。
  • ②击穿电压（BreakdownVoltage）：即是ESD器件开始工作时的导通电压。
  • ③钳位电压（ClampingVoltage）：即是ESD器件流过峰值电流时，其两端呈现的电压，超过此电压，可能造成ESD器件的永久性损伤。
  • ④漏电流（LeakageCurrent）：在指定的直流电压下，通过ESD器件的电流，一般是nA级的，此电流越小，对被保护电路的影响越小。
  • ⑤结电容（JunctionCapacitance）：在给定电压、频率条件下测得的值，此值越小，对被保护的信号传输影响越小。
    • 超高速场景

      （USB 3.0/3.1、HDMI 2.0、PCIe、10G以太网）：必须选用Cj < 0.5 pF的超低容ESD器件，部分10G+应用甚至要求<<0.2 pF。

    • 高速场景

      （USB 2.0、MIPI DSI/CSI、SPI、RS-485）：选用Cj在1~5 pF范围的ESD器件，需在防护等级与信号完整性之间权衡。

    • 低速场景

      （GPIO、按键、LED驱动、I²C）：Cj在5~20 pF范围内可接受，TVS与ESD均可通用。

    • 电源场景

      对Cj无严格要求，优先选用大功率TVS以最大化能量耐受能力。

  • ⑥响应时间（ResponseTime）：指ESD器件对输入电压钳制到预定电压的时间。

瞬态电压抑制器（TVS）

• 工作原理

  • TVS广泛应用于半导体及敏感器件的保护，通常用于二级电源和信号电路的保护，以及防静电等。在实际防护方案应用中，将TVS瞬态抑制二极管并联于电路中，当电路正常工作时，它处于截止状态(高阻态)，不影响线路正常工作，当电路出现异常过压并达到其击穿电压时，它迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在一个安全水平之内，从而保护被保护IC或线路;当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。

• 选型参数

  • ①工作峰值反向电压VRWM（Workingpeak reverse voltage）：TVS二极管能够保持高电阻状态的最小反向电压值。
  • ②反向击穿电压VBR（Reversebreakdown voltage）：指TVS保护二极管开启时的电压，从此点开始器件进入雪崩击穿。
  • ③钳位电压VC（Clampvoltage）：施加规定波形的峰值脉冲电流IPP 时，TVS两端测得的峰值电压。
  • ④反向漏电流IR（ReverseLeakage Current）：也称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下，流过TVS 的最大电流。
  • ⑤峰值脉冲电流IPP（Peak pulse current）：在TVS保护二极管本身损坏之前可以分流的峰值浪涌电流。
  • ⑥脉冲峰值功率PPK（Peakpulse power）：在TVS二极管本身损坏之前可以分流的最大浪涌功率。

两者差异