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关于移动便携设备应用的ESD设计考量

作者: 时间:2011-12-16 来源:网络 收藏

  最常见的来源有:

  · 带电的人体—— 一个人在走路或者有其他动作的时候则可能带电,如果人身上的电荷通过一个金属物体、如一件工具释放时,的破坏会变得特别严重。

  · 与地毯摩擦的电缆——如果一条带电的电缆插入到任何一个带电触点时,一次瞬间放电很可能发生。

  · 操作聚乙烯袋—— 电子产品在滑入或者滑出包装袋或者包装管槽时,可能会产生静电电荷,因为的外壳和/或金属引线与容器的表面发生了多次接触和分离。

  ESD带来的损坏

  ESD事故的产生和电子运行的环境相关。瞬态发生环境差别很大,在汽车电子系统、机载或船载、空间系统、工业设备或者消费产品中有着实质性的差异。

  随着笔记本电脑、手机和其他设备越来越广泛的,用户在电缆连接和断开时将有更大可能触摸到I / O连接器的引脚。在正常工作条件下,触摸一个暴露的端口或接口,可以导致超过30kV以上静电的放电。

  小尺寸的半导体器件由于不能承受过高的电压、过高电流或者是两者的结合而被损坏,过高的电压可能会导致栅氧化层被击穿,而过高的电流会造成接合点发生故障和金属连线熔化。

  SESD保护器件为高速I/O接口提供保护

  由于IC制造商已经采用了更高频率I/O接口互联,他们继续缩减晶体管的最小尺寸、互连及其器件中的二氧化硅(SiO2)绝缘层,这导致了在更低能量水平下发生击穿损坏的可能性的增加,使得ESD保护成为首要的考虑因素。

  基于国际标准IEC61000-4-2,大多数的电子设备必须满足抵御最低8kV的接触放电或者15kV的空气放电。不幸的是,许多半导体器件无法承受这一级别的静电冲击,并可能会造成永久性损坏。为了提高其生存能力,系统中必须芯片外的额外保护电路。

  在高速I / O接口的ESD保护中有两个主要的设计考虑因素:

  · 高速I / O接口的ESD保护电路必须足够强大,以能够有效地保护内部电路的薄栅氧化层免受ESD冲击带来损坏。

  · 由于ESD保护器件的寄生效应对高速电路性能降低的影响需要最小化。

  分立元件走向小型化的趋势仍在继续,这经常给设计师带来困难和耗时的工程样机制作和返修挑战,以及生产工艺的控制问题。TE电路保护部新的SESD器件满足了高速的必然需求,也能够帮助解决装配和制造挑战。

  如图3所示:SESD元件用于转移具有潜在破坏性的电荷,使其远离敏感的电路,并帮助保护系统免于故障。通过将硅器件的优势与传统的表面贴装技术(SMT)无源器件封装配置相结合,它们比传统的半导体封装的ESD器件更容易安装和维修。

SESD器件有助于保护敏感电路免受ESD的损害

  图3、SESD器件有助于保护敏感电路免受ESD的损害

  除了它们的小尺寸外,SESD的双向操作性可以方便地放置到印刷电路板上,没有方向的约束并消除了极性检查的需要。不同于在器件底部采用焊盘的传统ESD二极管,被动元件式的封装在器件安放在PCB上后,也可以方便地实现焊接检查。

  ChipSESD的8x20?μs 波形的额定浪涌电流为2A,以及额定等级10kV的ESD接触放电。其低漏电流(最大1.0μA)降低了功耗和快速响应时间( 1ns)可以帮助设备通过IEC61000-4–2标准的第4级测试。4.0pF(0201封装)和4.5pF(0402封装)的输入电容值,使其适合用于保护以下设备:

  ·电话和式电子设备

  · 数码相机和摄像机

  · 计算机I/O端口

  · 键盘、低电压直流电线、扬声器、耳机和麦克风

  小结

设备的持续小型化与功能提升相结合,使得系统需要更强有力的保护以免受ESD事件引起的损坏。ESD瞬态事件可能破坏设备的运行或者导致潜在的损害和安全问题。小体积、低电容的SESD器件提供了一种简单的、高性价比成本效益的解决方案。


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