高性能的便携应用ESD保护方案

　　外部保护元件比较及其性能测试

　　常见的外部保护元件有压敏电阻、聚合物和硅瞬态电压抑制器(TVS)等，它们所采用的材料分别是金属氧化物、带导电粒子的聚合物和硅。压敏电阻在低电压时，呈现出高电阻，而在较高电压时电阻会下降。带导电粒子的聚合物在正常电压下相当高的电阻，但当遭受ESD应力时，导电粒子间的小间隙会成为突波音隙阵列，从而带来低电阻路径。TVS则为采用标准与齐纳二极管特性设计的硅芯片元件。TVS元件主要针对能够以低动态电阻承载大电流的要求进行优化，由于TVS元件通常采用IC方式生产，因此我们可以看到各种各样的单向、双向及以阵列方式排列的单芯片产品。

　　在这几种外部保护元件中，TVS元件的大电流导电率极佳，且在重复应力条件下仍能维持优异性能，不存在压敏电阻或聚合物等其它保护元件使用增多后会出现性能下降的问题，而且新的ESD元件具有极低的电容，非常适合高速数据线路的ESD保护。而越是高速的应用，越是要求ESD保护元件具有更低的电容及更低的钳位电压。

　　图1：安森美半导体集成硅ESD保护元件拥有比竞争器件更优的钳位电压性能。

　　电子系统必须能够在IEC 61000-4-2标准测试条件下存续。为了对上述几种外部ESD保护元件进行更加直接的比较，对压敏电阻、聚合物、安森美半导体半导体硅保护元件及性能最接近的硅竞争器件，首先施以IEC 61000-4-2 ±8 kV ESD接触放电脉冲，并通过示波器截取其ESD钳位电压波形进行比较，可以发现安森美半导体的硅ESD保护元件拥有低得多的钳位电压，不仅优于压敏电阻和聚合物等无源元件，更优于性能最接近的硅竞争器件，参见图1 。