高速数据应用中ESD抑制技术简介

图2 基于空气-间隙的器件在经历1000次脉冲冲击后性能特点也相当稳定

应用及终端产品
许多高速数据应用和终端产品采用混合式保护方式，在数据和时钟线上采用基于间隙的器件，在电源连接部分采用多层压敏电阻或基于硅的瞬态电压抑制二极管。例如，USB接口的D+和D–线要求高速保护，这可以采用分立的芯片利用附加的多层压敏电阻或瞬态电压抑制器件用于VDD电源保护。PC、笔记本电脑、上网本等产品中常常需要多个USB接口连接。

对于这些设备，两个分离的端口的数据线对（data line pairs）可以采用在USB控制器和端口之间的一个单芯片阵列来实现保护功能（如图3所示）。理想情况下，静电放电抑制器件应该尽可能地在物理上靠近USB端口，以保证提供合适的电路保护。

图3 两个分离的端口的数据线对可以采用在USB控制器和端口之间的一个单芯片阵列来实现保护功能

现在，在高清电视和显示器中，HDMI连接已经非常普遍。这些连接器共拥有19个引脚，包括：3个数据通道对（data channel pairs）（每个带一个地）、一个TMDS对（加上地）、DDC数据、时钟、CE远程线，所有这些都需要高速保护。通过将2个数据通道对采用一个阵列，另一个数据通道对与TMDS时钟对采用一个阵列，则只需要两个静电放电抑制阵列，即可对8个高速连接提供有效的保护，剩下的3个（DDC数据、时钟、CE远程线）可以采用分立的静电放电抑制芯片来实现保护功能。

数码相机、手机、PDA中常用的小型存储卡的保护相对来说就比较简单了，唯一不同的一点要求是器件的尺寸要小，像0402尺寸的器件就可以很好地满足要求。

虽然0201尺寸的器件还不能确定什么时候会面市，但可以预见将来会出现0201尺寸的器件。对这些SIM卡，常用分立的高速抑制芯片来保护I/O、时钟、复位引脚，而VCC电源引脚则采用多层压敏电阻或瞬态抑制器件来实现保护功能。

由USB、HDMI、DVI以及其他的高速接口带来的更快的数据通信速率，使得过去传统的ESD解决方案不再有效。多层压敏电阻和基于硅的瞬态电压抑制器件具有太高的电容，导致无法保证高速数据通信时的不失真和插入损耗。新型的基于间隙的器件将有效电容大大降低，达到0.05pF或者更低。此外，基于间隙的器件可提供非常低的漏电流和极高的稳定性，甚至可以经受上千次的ESD事件。近期的技术突破使得比聚合物器件具有更低电容和更低触发电压，以及钳位电压的基于空气间隙的ESD抑制器件成为现实。低触发电压和低钳位电压意味着可实现更精确的保护，以及更少的来自ESD的能量到达敏感器件，以得到更长久的可靠性。