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ESD保護(hù)器件分類「TVS、壓敏電阻、MLCC、ESD抑制器」

2020/07/24
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ESD 保護(hù)器件主要有 4 大類,TVS 二極管、壓敏電阻、積層貼片電容器(MLCC)、ESD 抑制器,各個(gè)器件的應(yīng)用場(chǎng)景也不太一樣。

如下是幾種保護(hù)器件的特征。

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下圖中,放電模型是 8kV、150pF/330Ω、接觸放電。Vpeak 和 Vave(Vave 指的是 30-100ns 之間的平均電壓)越小,代表靜電吸收能力越強(qiáng),Vpeak 和 Vave 和橫坐標(biāo)構(gòu)成的圖形面積越小,代表靜電能力越強(qiáng)。

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圖 a,沒(méi)有保護(hù)器件時(shí),Vpeak 最大到 1500V,然后緩慢下降,Vave 也達(dá)到 400V。

圖 b,對(duì) ESD 抑制器來(lái)說(shuō),Vave 可抑制在 29V,因?yàn)橛|發(fā)電壓的關(guān)系,Vpeak 只能抑制在 500V 左右。

圖 c,100nF 的 MLCC 可能 Vpeak 抑制在 23V 左右,但因?yàn)殡娙輧?nèi)部注入過(guò)多的 ESD 電荷,幾百納秒后又發(fā)生大的電壓峰值。

圖 d,TVS 二極管的 Vpeak 和 Vave 都比較低。

圖 e,壓敏電阻和 TVS 二極管差不多,Vpeak 和 Vave 都比較低,靜電吸收能力強(qiáng),因?yàn)閴好綦娮鑳?nèi)部帶有電容量成分,在 Vpeak 抑制上比 TVS 更有力。

下圖,帶有 100pF 電容量的壓敏電阻和 100pF 的 MLCC,壓敏電阻的 ESD 性能比 MLCC 好得多,壓敏電阻除了電容的作用外,還有本身壓敏電阻的作用。

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總結(jié):

1、對(duì)于 MLCC,MLCC 主要是靠電容量沖入 ESD 放電電流,電容量越大,ESD 性能越好;高速信號(hào)中,電容大又會(huì)引起信號(hào)失真,電容量小 ESD 效果不佳,所以一般 MLCC 用在電源上或者是低速信號(hào)上。

2、對(duì)于 TVS,抗 ESD 性能不錯(cuò),TVS 一般是最常見(jiàn)也是最常用的抗 ESD 器件。TVS 的極間電容可選擇性大,小到 1pF 以下,大的到 50-100pF,所以一般在高速,電源或者是低速電路中都可以使用,高速信號(hào)中選擇極間電容小的 TVS,比如 USB 信號(hào)上選擇小于 1pF 的 TVS,電源和低速信號(hào),可以選擇極間電容稍大的 TVS,比如幾十 pF。

3、對(duì)于 ESD 抑制器,內(nèi)部電容量一般都是 1pF 以下,因?yàn)?ESD 抑制器的超低電容量,所以 ESD 抑制器的 Vave 特性比 TVS 好,Vpeak 特性比 TVS 差。

4、對(duì)于壓敏電阻來(lái)說(shuō),價(jià)格比 TVS 低不少,抗 ESD 性能比 TVS 差。壓敏電阻 1pF 以下電容較少,所以高速信號(hào)上使用會(huì)受限,因?yàn)閮?nèi)部電容量成分,一般壓敏電阻的 Vpeak 特性比 TVS 好一點(diǎn)。

今天的文章內(nèi)容到這里就結(jié)束了,希望對(duì)你有幫助,我們下一期見(jiàn)。

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