高性能的便攜應用ESD保護方案

　　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計的硅芯片元件。TVS元件主要針對能夠以低動態電阻承載大電流的要求進行優化，由于TVS元件通常采用IC方式生產，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品。

　　在這幾種外部保護元件中，TVS元件的大電流導電率極佳，且在重復應力條件下仍能維持優異性能，不存在壓敏電阻或聚合物等其它保護元件使用增多后會出現性能下降的問題，而且新的ESD元件具有極低的電容，非常適合高速數據線路的ESD保護。而越是高速的應用，越是要求ESD保護元件具有更低的電容及更低的鉗位電壓。

　　圖1：安森美半導體集成硅ESD保護元件擁有比競爭器件更優的鉗位電壓性能。

　　電子系統必須能夠在IEC 61000-4-2標準測試條件下存續。為了對上述幾種外部ESD保護元件進行更加直接的比較，對壓敏電阻、聚合物、安森美半導體半導體硅保護元件及性能最接近的硅競爭器件，首先施以IEC 61000-4-2 ±8 kV ESD接觸放電脈沖，并通過示波器截取其ESD鉗位電壓波形進行比較，可以發現安森美半導體的硅ESD保護元件擁有低得多的鉗位電壓，不僅優于壓敏電阻和聚合物等無源元件，更優于性能最接近的硅競爭器件，參見圖1 。