ESD保护器件主要有4大类,TVS二极管、压敏电阻、积层贴片电容器(MLCC)、ESD抑制器,各个器件的应用场景也不太一样。
下图中,放电模型是8kV、150pF/330Ω、接触放电。Vpeak和Vave(Vave指的是30-100ns之间的平均电压)越小,代表静电吸收能力越强,Vpeak和Vave和横坐标构成的图形面积越小,代表静电能力越强。图a,没有保护器件时,Vpeak最大到1500V,然后缓慢下降,Vave也达到400V。图b,对ESD抑制器来说,Vave可抑制在29V,因为触发电压的关系,Vpeak只能抑制在500V左右。图c,100nF的MLCC可能Vpeak抑制在23V左右,但因为电容内部注入过多的ESD电荷,几百纳秒后又发生大的电压峰值。图d,TVS二极管的Vpeak和Vave都比较低。图e,压敏电阻和TVS二极管差不多,Vpeak和Vave都比较低,静电吸收能力强,因为压敏电阻内部带有电容量成分,在Vpeak抑制上比TVS更有力。下图,带有100pF电容量的压敏电阻和100pF的MLCC,压敏电阻的ESD性能比MLCC好得多,压敏电阻除了电容的作用外,还有本身压敏电阻的作用。1、对于MLCC,MLCC主要是靠电容量冲入ESD放电电流,电容量越大,ESD性能越好;高速信号中,电容大又会引起信号失真,电容量小ESD效果不佳,所以一般MLCC用在电源上或者是低速信号上。2、对于TVS,抗ESD性能不错,TVS一般是最常见也是最常用的抗ESD器件。TVS的极间电容可选择性大,小到1pF以下,大的到50-100pF,所以一般在高速,电源或者是低速电路中都可以使用,高速信号中选择极间电容小的TVS,比如USB信号上选择小于1pF的TVS,电源和低速信号,可以选择极间电容稍大的TVS,比如几十pF。3、对于ESD抑制器,内部电容量一般都是1pF以下,因为ESD抑制器的超低电容量,所以ESD抑制器的Vave特性比TVS好,Vpeak特性比TVS差。4、对于压敏电阻来说,价格比TVS低不少,抗ESD性能比TVS差。压敏电阻1pF以下电容较少,所以高速信号上使用会受限,因为内部电容量成分,一般压敏电阻的Vpeak特性比TVS好一点。今天的文章内容到这里就结束了,希望对你有帮助,我们下一期见。—— The End ——