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ESD静电防护设计

日期:2021-10-28    浏览量:载入中...

ESD(Electro-Static discharge)为静电放电,物体之间接触、摩擦会破坏原来的电荷平衡,电荷会聚集在某个区域,如果忽然接触其它物体表面,电荷会瞬间释放,产生巨大的电流。这一现象就叫做静电放电。秋冬时,手容易携带静电,接触电路板时,可能造成电路板被破坏。损坏的机理有两种。



(1)ESD电流过大,器件瞬间产生大量的热,损坏器件本身。



(2)ESD电压过大,能够击穿绝缘材料,就像闪电击穿空气一样。同样产生较大的电流,造成器件的热失效。



防止静电损坏器件是硬件工程师很重要的一部分工作,常采用的措施有如下几种。



(1)添加热敏电阻。当电源入口遭受静电时,热敏电阻有电流流过,产生热量。热敏电阻的阻值随温度的升高而降低,所以静态电流通过热敏电阻流向地,以保护后级电路。



(2)添加压敏电阻。该类电阻在遭受静电高压时,电阻值会迅速降低,为静电提供了一个低阻抗路径,保护了后级电路。



(3)添加ESD防护器件。利用了二极管雪崩击穿原理。在ESD二极管反向遭受静电时,发生雪崩击穿,ESD二极管的电阻迅速下降,为静电提供了一个低阻抗路径。



(4)添加TVS防护器件。与ESD二极管工作原理类似。但TVS管与ESD管存在一些区别。TVS管能够承受的雪崩击穿能量高,所以一般情况下,TVS管一般放置在一级电源入口,而ESD管放置在二级电源入口。TVS管反向结电容比ESD管反向结电容小,所以TVS管对高速信号影响较大。在选择TVS管时,还需要参考信号速率,选择TVS管。



(5)很多芯片自带ESD保护,但是耐压值不高,只能对芯片内部进行基本的保护。面对高压,不能起到保护作用。

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