ESD保護(hù)原理和過壓防護(hù)器件TVS相關(guān)參數(shù)
2020-08-13隨著移動(dòng)產(chǎn)品、打印機(jī)、PC,DVD、機(jī)頂盒(STB)等產(chǎn)品的迅速發(fā)展,消費(fèi)者正要求越來越先進(jìn)的性能。半導(dǎo)體組件日益趨向小型化、高密度和功能復(fù)雜化,特別是像時(shí)尚消費(fèi)電子和便攜式產(chǎn)品等對(duì)主板面積要求嚴(yán)格的應(yīng)用很容易受到靜電放電的影響。一些采用了深亞微米工藝和甚精細(xì)線寬布線的復(fù)雜半導(dǎo)體功能電路,對(duì)電路瞬變過程的影響更加敏感,將導(dǎo)致上述的問題更加激化。
ESD保護(hù)原理
電路保護(hù)元件存在幾種技術(shù),當(dāng)選擇電路保護(hù)元件時(shí),若設(shè)計(jì)師選擇不當(dāng)?shù)谋Wo(hù)器件將只能提供錯(cuò)誤的安全概念。電路保護(hù)元件的選擇應(yīng)根據(jù)所要保護(hù)的布線情況、可用的電路板空間以及被保護(hù)電路的電特性來決定。此外,了解保護(hù)元件的特性知識(shí)也非常必要,需要考慮的重要因素之一是器件的鉗位電壓。所謂鉗位電壓是在ESD器件里跨在瞬變電壓消除器(TVS)上的電壓,它是被保護(hù)IC的應(yīng)變電壓。
因?yàn)槔孟冗M(jìn)工藝技術(shù)制造的IC電路里氧化層比較薄,柵極氧化層更易受到損害。這意味著較高的鉗位電壓將在被保護(hù)IC器件上產(chǎn)生較高的應(yīng)變電壓,并且增加了失效的概率。
很多保護(hù)元件都被設(shè)計(jì)成可吸收大量的能量,由于元件結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)上的原因也導(dǎo)致其具有很高的鉗位電壓。由于變阻器的鉗位電壓太高,他們不能夠提供有效的ESD保護(hù)。此外,由于變阻器的高電容他們也不能給高速數(shù)據(jù)線路提供保護(hù)。 TVS二極管正是為解決此問題而產(chǎn)生的,它已成為保護(hù)便攜電子設(shè)備的關(guān)鍵性技術(shù)。
TVS二極管是專門設(shè)計(jì)用于吸收ESD能量并且保護(hù)系統(tǒng)免遭ESD損害的固態(tài)元件。如果應(yīng)用得當(dāng),TVS二極管將限制跨在被保護(hù)器件上的電壓剛好高過額定工作電壓,但是卻遠(yuǎn)低于破壞閾值電壓。
TVS相關(guān)參數(shù)
處理瞬時(shí)脈沖對(duì)器件損害的最好辦法是將瞬時(shí)電流從敏感器件引開。 TVS二極管在線路板上與被保護(hù)線路并聯(lián),當(dāng)瞬時(shí)電壓超過電路正常工作電壓后,TVS二極管便發(fā)生雪崩,提供給瞬時(shí)電流一個(gè)超低電阻通路,其結(jié)果是瞬時(shí)電流通過二極管被引開,避開被保護(hù)器件,并且在電壓恢復(fù)正常值之前使被保護(hù)回路一直保持截止電壓。當(dāng)瞬時(shí)脈沖結(jié)束以后,TVS二極管自動(dòng)回復(fù)高阻狀態(tài),整個(gè)回路進(jìn)入正常電壓。許多器件在承受多次沖擊后,其參數(shù)及性能會(huì)發(fā)生退化,而只要工作在限定范圍內(nèi),二極管將不會(huì)發(fā)生損壞或退化。
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