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電路級(jí)ESD防護(hù)方法

永裕泰KUU ? 2023-10-28 08:28 ? 次閱讀

當(dāng)IC經(jīng)受靜電放電時(shí),放電回路的電阻通常都很小,無法限制放電電流。例如將帶靜電的電纜插到電路接口上時(shí),放電回路的電阻幾乎為零,造成高達(dá)數(shù)十安培的瞬間放電尖峰電流,流入相應(yīng)的 IC 管腳。瞬間大電流會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷 IC ,局部發(fā)熱的熱量甚至?xí)诨杵苄尽?a target="_blank">ESD 對(duì) IC的損傷還包括內(nèi)部金屬連接被燒斷,鈍化層受到破壞,晶體管單元被燒壞。

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靜電放電還會(huì)引起 IC 的死鎖。高電壓可激活這些結(jié)構(gòu),形成大電流信道,一般是從 VCC 到地。串行接口器件的死鎖電流可高達(dá) 1A 。死鎖電流會(huì)一直保持,直到器件被斷電。不過到那時(shí), IC 通常早已因過熱而燒毀了。

電路級(jí)ESD防護(hù)方法

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1 穩(wěn)壓二極管 利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性可以保護(hù) ESD敏感器件。但是穩(wěn)壓二極管通常有幾十 pF 的電容,這對(duì)于高速信號(hào)而言,會(huì)引起信號(hào)畸變。穩(wěn)壓二極管對(duì)電源上的浪涌也有很好的吸收作用。

2 TVS瞬態(tài)抑制二極管TVS是一種固態(tài)二極管,專門用于防止瞬態(tài)電壓破壞敏感的半導(dǎo)體器件。與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓二極管相比, TVS二極管 P/N 結(jié)面積更大,這一結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)使 TVS 具有更強(qiáng)的高壓承受能力,同時(shí)也降低了電壓截止率,因而對(duì)于保護(hù)手持設(shè)備低工作電壓回路的安全具有更好效果。TVS二極管的瞬態(tài)功率和瞬態(tài)電流性能與結(jié)的面積成正比。該二極管的結(jié)具有較大的截面積,可以處理閃電和靜電所引起的高瞬態(tài)電流。

3 ESD靜電保護(hù)管ESD是一種常用性的過壓、靜電保護(hù)元件,保護(hù)電子設(shè)備中敏感電路免遭靜電破壞。ESD保護(hù)管并聯(lián)于電路中,當(dāng)電路正常運(yùn)作時(shí),ESD保護(hù)管處于高阻態(tài),不影響線路正常工作;當(dāng)電路出現(xiàn)異常過壓并擊穿電壓時(shí),迅速由高阻態(tài)轉(zhuǎn)為低阻態(tài),給予瞬間電流提供阻抗導(dǎo)通路徑,把異常電壓箝制在一個(gè)安全的水平,從而保護(hù)IC或線路。

4 MOV壓敏電阻MOV也可以進(jìn)行有效的瞬時(shí)高壓沖擊抑制,此類器件具有非線性電壓 - 電流 ( 阻抗表現(xiàn) ) 關(guān)系,截止電壓可達(dá)最初中止電壓的 2 ~ 3倍。這種特性適合用于對(duì)電壓不太敏感的線路和器件的靜電或浪涌保護(hù),如電源回路,按鍵輸入端等。


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