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便攜設(shè)備ESD保護應用方案

     隨著手機等便攜設(shè)備中具備更多的功能,可供靜電放電(ESD)電壓進入的潛在輸入輸出(I/O)通道更趨眾多,包括鍵盤、按鍵、SIM卡、電池充電、USB接口、FM天線、LCD顯示屏、耳機插孔、FM天線等眾多位置都需要做ESD的保護。根據(jù)電容及數(shù)據(jù)率的不同,便攜設(shè)備ESD保護應用方案可分為大功率、高速和極高速等三個類型,其電容分別為大于30pF、介于1至30 pF之間和小于1pF,參見表1。由此表中可見,速度越高的應用要求的電容也越低,這是因為高速應用中更需要維持信號完整性及降低插入損耗。

便攜設(shè)備*有效的ESD保護方法

從保護方法來看,一種可能的選擇是芯片內(nèi)建ESD保護,但日趨縮小的CMOS芯片已經(jīng)越來越不足以承受內(nèi)部2kV等級ESD保護所需要的面積,故真正有效的ESD保護不能完全集成到CMOS芯片之中。另外,雖然通過在物理電路設(shè)計及軟件設(shè)計方面下功夫,可以發(fā)揮一些作用,但總有部分重要電路較為敏感,很難與外部隔離,故*有效的ESD保護方法還是在便攜設(shè)備的連接器或端口處放置保護元件,將極高的ESD電壓鉗位至較低的電壓,以確保電壓不會超過集成電路(IC)內(nèi)氧化物的擊穿電壓,保護敏感IC。

     在正常工作條件下,外部ESD保護元件應該保持在不動作狀態(tài),同時不會對電子系統(tǒng)的功能造成任何影響,這可以通過維持低電流以及低電容值來達成。而在ESD應力沖擊或者說大電流沖擊條件下,ESD保護元件的**個要求就是必須能夠正常工作,要有夠低的電阻以便能夠限制受保護點的電壓;其次,必須能夠快速動作,這樣才能使上升時間低于納秒的ESD沖擊上升時間。

 外部保護元件比較及其性能測試

    常見的外部保護元件有壓敏電阻、聚合物和硅瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)等,它們所采用的材料分別是金屬氧化物、帶導電粒子的聚合物和硅。壓敏電阻在低電壓時,呈現(xiàn)出高電阻,而在較高電壓時電阻會下降。帶導電粒子的聚合物在正常電壓下相當高的電阻,但當遭受ESD應力時,導電粒子間的小間隙會成為突波音隙陣列,從而帶來低電阻路徑。TVS則為采用標準與齊納二極管特性設(shè)計的硅芯片元件。TVS元件主要針對能夠以低動態(tài)電阻承載大電流的要求進行優(yōu)化,由于TVS元件通常采用IC方式生產(chǎn),因此我們可以看到各種各樣的單向、雙向及以陣列方式排列的單芯片產(chǎn)品     手機、數(shù)碼相機等便攜產(chǎn)品中的眾多位置可能遭受ESD脈沖的影響并損壞其中特征尺寸越來越小、越來越敏感的集成電路,進而影響系統(tǒng)的可靠性。*有效的ESD保護方法是在便攜設(shè)備的連接器或端口處放置外部保護元件。測試表明,硅TVS二極管比聚合物和壓敏電阻等無源元件的鉗位性能更優(yōu)異。深圳市華睿高電子技術(shù)有限公司做為深圳**的電磁兼容(EMC)測試儀器及解決方案供應商,為便攜設(shè)備ESD保護應用方案和測試儀器提供了不少都是當今業(yè)界的**產(chǎn)品,滿足了客戶的不同應用需求。

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