高頻信號接口的ESD防護電路設計主要是致力于降低防護電路的并聯結電容和串聯電感,并要求防護器件有ns級的響應速度。在GHz以下的電路中選用低容值TVS和低容值快速開關二極管是比較廉價的方案,在GHz以上的電路中選用LC高通濾波器會有更加理想的ESD防護效果。ESD防護電路的防護能力與選用的防護器件、被保護器件的ESD敏感度、電路結構形式、布線等因素密切相關,一般無法直接確定一個防護電路單元的防護能力,必須把防護電路單元和被保護的具體電路作為一個整體并按照標準IEC61000-4-2的測試方法進行測試,以確定一個實際電路的防護效果。靜電干擾電流的放電路徑主要有兩條:一條通過外殼流向大地,另一條通過內部PCB流向大地。江西USB TYPE C ESD保護元件原理
SCR器件是除正向Diode外抗ESD能力**強的器件。當陽極出現PositiveESDPulse時,Nwell/Pwell結發生雪崩擊穿,擊穿產生的電子電流和空穴電流分別流過電阻RNw和Rpw,使PNP器件和NPN器件開啟,陽極的P+注入大量空穴,陰極的N+注入大量電子,注入的空穴成為NPN器件的基極電流,注入的電子成為PNP器件的基極電流,正反饋過程得以形成,使Nwell和Pwell均出現強烈的電導調制效應,繼而降低器件兩端的壓降。因此,SCR器件的維持電壓往往很低,并由此導致其抗ESD能力非常強,微分電阻也非常小。在陽極出現NegativeESDPulse時,電流可通過正偏的陰極P+/陽極N+釋放。福建按鍵接口ESD保護元件測試在中低頻IC內部的I/O端口都可以設計ESD防護電路以提高器件的抗ESD能力。
ESD保護,在將電纜移去或連接到網絡分析儀上時,防止靜電放電(ESD)是十分重要的。靜電可以在您的身體上形成且在放電時很容易損壞靈敏的內部電路元件。一次太小以致不能感覺出的靜電放電可能造成長久性損壞。為了防止損壞儀器,應采取以下措施:1、保證環境濕度。2、鋪設防靜電地板或地毯。3、使用離子風槍、離子頭、離子棒等設施,使在一定范圍內防止靜電產生。4、半導體器件應盛放在防靜電塑料盛器或防靜電塑料袋中,這種防靜電盛器有良好導電性能,能有效防止靜電的產生。當然,有條件的應盛放在金屬盛器內或用金屬箔包裝。5、操作人員應在手腕上帶防靜電手帶,這種手帶應有良好的接地性能,這種措施**為有效。
高頻接口ESD防護電路的綜合設計法根據高頻電路的信號特征和ESD防護要求靈活選用各種防護器件、以及各種防護電路的組合形成防護效果好且高頻性能好的ESD防護電路。如TVS、開關二極管、R/L/C等元件以及二極管串并聯、匹配設計、濾波、隔離、衰減等措施可以同時使用在同一防護電路中,通過靈活的選擇搭配,并有效利用高頻電路的匹配手段設計***的防護電路。如圖4,電感!和TVS并聯在輸入端具有較好的ESD防護效果,其并聯諧振的高阻特性改善了端口的駐波性能,隔離電容和電阻衰減器也能起到ESD防護和改善駐波的作用。單位面積的ESD防護能力大致如下:SCR>MOS>Diode(反向擊穿)。
MOV具有ns級的快速響應,但是結電容一般在數十pF以上;GDT具有pF級以下的結電容,但是響應時間在數百ns以上;TSS的響應速度很快,可達ps級,其結電容一般也在數十pF以上;TVS的響應速度很快,可達ps級,其結電容目前比較低可以做到兒個pF;快速開關二極管的響應速度與TVS相同,其結電容可達到1pF以下。可見,MOV、GDT和TSS都不能用于高頻電路的ESD防護;TVS可以直接使用在數百MHz的信號接口進行ESD防護,當用于GHz以上的信號接口必須采用降低結電容的措施:低容值的快速開關二極管可以直接或采用降低結電容的優化措施后用于數GHz的信號接口。ESD靜電保護元件具有單向和雙向之分。福建低電容ESD保護元件電容
防靜電的四項基本原則一:等電位連接,與敏感器件接觸的導體實現等電位連接,避免因導全帶靜電發生放電。江西USB TYPE C ESD保護元件原理
在ESD設計中,Diode是一種常見的器件。圖2為Diode的一種典型應用情況,在VDD相對于VSS發生PositiveESDPulse時,Diode發生雪崩擊穿并釋放ESD電流,從而保護內部電路不受ESD影響。但由于二極管完全通過雪崩擊穿釋放ESD電流,在大電流下器件的功耗很大,因此這種模式下二極管的抗ESD能力往往很低,器件的微分電阻也較大;而在VDD相對于VSS發生NegativeESDPulse時,該Diode為正偏并釋放ESD電流,由于二極管的正向導通電壓很小,此模式下器件的功耗很小,因此其抗ESD能力非常強。由于Diode在正偏和反偏兩種狀態下的ESD能力差別非常大,因此目前在使用二極管作ESD保護器件時往往會采用非常大的器件面積提升二極管反偏狀態下的ESD能力,如此一來,缺點是非常明顯的,它增大了ESD器件的面積占用,更為嚴重的是,對于高頻引腳而言,此方式會帶來較大的寄生電容,使引腳的頻率特性變差。江西USB TYPE C ESD保護元件原理
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