四川高浪涌ESD保护元件原理

ESD静电放电机器模型,机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容是200pF，等效电阻为0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取200pF。由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。静电放电充电器件模型,半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦，就会使管壳带电。器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的。防静电的四项基本原则一：等电位连接，与敏感器件接触的导体实现等电位连接，避免因导全带静电发生放电。四川高浪涌ESD保护元件原理

静电放电形式与带电体的几何形状、电压和带电体的材质有关。静电放电形式：电晕放电(1)电晕放电：是发生在带电体前列或曲率半径很小处附近的局部放电。电晕放电可能伴有轻微的嘶嘶声和微弱的淡紫色光。电晕放电一般没有引燃危险。刷形放电和传播型刷形放电(2)刷形放电和传播型刷形放电:都是发生在绝缘体表面的有声光的多分支放电。当绝缘体背面紧贴有金属导体时，绝缘体正面将出现传播型刷形放电。同一绝缘体上可发生多次刷形放电或传播型刷形放电。刷形放电有一定的引燃危险；传播型刷形放电的引燃危险性大。(3)火花放电:是带电体之间发生的通道单一的放电。火花放电有明亮的闪光和有短促的爆裂声。其引燃危险性很大。(4)雷型放电：是悬浮在空间的大范围、高密度带电粒子形成的闪电状放电。其引燃危险性很大。四川高浪涌ESD保护元件原理ESD静电保护元件的浪涌防护等级可用IPP这个参数来表示。

在高频接口还可以采用电阻衰减网络和LC滤波电路形成ESD保护。电阻衰减网络在很宽的频带范围都有较好的适应性，但是它在衰减ESD脉冲的同时，对高频信号进行同比例衰减，改变了电路系统的增益分配，而且在低噪声要求的高频接口不能采用此方法。从图1的ESD频谱可见，数百MHz以下的高频接口很难使用滤波方法实现ESD防护，只有在GHz以上的高频接口且使用LC高通滤波器才具有可实现性。适用于高频信号接口的ESD防护电路必须有很小的并联结电容、较小的串联电感和很快的响应速度，这对防护器件参数的选取、PCB布局的寄生参数控制、阻抗匹配以及布板面积都有较高的要求，实际实现起来并不简单。

高频信号接口的ESD防护电路设计主要是致力于降低防护电路的并联结电容和串联电感，并要求防护器件有ns级的响应速度。在GHz以下的电路中选用低容值TVS和低容值快速开关二极管是比较廉价的方案，在GHz以上的电路中选用LC高通滤波器会有更加理想的ESD防护效果。ESD防护电路的防护能力与选用的防护器件、被保护器件的ESD敏感度、电路结构形式、布线等因素密切相关，一般无法直接确定一个防护电路单元的防护能力，必须把防护电路单元和被保护的具体电路作为一个整体并按照标准IEC61000-4-2的测试方法进行测试，以确定一个实际电路的防护效果。静电源包装，出ESD防护区的器件必须使用防静电包装，以防外界静电源的影响。

降低防护器件结电容的设计方法当防护器件的并联结电容较大时，将对高频信号产生“衰耗”作用，此时需要改进防护电路的设计，降低结电容对信号质量的影响。常用的设计方法有;A二极管偏置法二极管结电容随反向偏升高而降低，对防护一极管施加话当的反向偏压可适用更高频率电路。B.二极管串联法一-两个相同防护二极管串联可使接入电容减小一半。C阻抗匹配法一-当防护二极管的结电容太大，可以对防护器件并联小电感，使之和二极管结电容并联谐振在工作信号频率点，这时保护电路对工作频率呈高阻抗，从而减小对高频电路四配的影响，并有利于加强防护。ESD静电保护元件具有单向和双向之分。四川高浪涌ESD保护元件原理

ESD防护电路主要采用“过压防护”的原理，通过隔离、箝位(限幅)、衰减、滤波等降低ESD冲击电压。四川高浪涌ESD保护元件原理

根据高频电路信号特性和ESD防护能力的要求来选用不同的防护器件和不同的防护中路结构，防护器件的结电容需要满足表1的要求，防护电路的开启电压(触发电压)和箱位电压(或二极管导通电压)应大于高频信号可能的比较大峰值电压，同时要远远小于被保护器件的ESD或值电乐，ESD防护电路的响应时间要小于被保护器件的响应时间。高频信号频率低于1GHz，可以直接选用低容值的双向TVS管进行ESD防护，如果信号功率小，峰值电平低于二极管的正向导通电压，也可以直接选用低容值的快速开关二极管两个反向并联后进行双向ESD防护，如果信号峰值电平高于二极管的正向导通电压，应采用两个快速开关二极管反向串联后进行双向ESD防护。四川高浪涌ESD保护元件原理

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