静电放电保护器件种类与特点

时间：2024-11-03 21:27:27

关键字：静电放电高压瞬态敏感电路

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[导读]静电放电(ESD)是一种意外的快速高压瞬态波形，出现在电路内的导体上。由于人际接触等原因，静电敏感IC等器件容易因此发生故障。为了应对这一问题，人们开发出了多种静电放电保护器件，以保护电子设备中的敏感电路不受静电放电的影响。

静电放电(ESD)是一种意外的快速高压瞬态波形，出现在电路内的导体上。由于人际接触等原因，静电敏感IC等器件容易因此发生故障。为了应对这一问题，人们开发出了多种静电放电保护器件，以保护电子设备中的敏感电路不受静电放电的影响。

静电放电保护器件种类与特点

1. 齐纳二极管(Zener Diode)

齐纳二极管，也称为稳压二极管，利用反向击穿特性来保护ESD敏感器件。齐纳二极管具有非常严格控制的“接通”电压，使得其可以在特定的电压范围内进行稳定的电流调节。然而，齐纳二极管通常有几十pF的电容，这对于高速信号(例如500MHz)而言，会引起信号畸变。因此，齐纳二极管在高频电路中的应用受到限制。

2. 聚合物静电抑制器(PESD)

聚合物静电抑制器是一种基于聚合物工艺的保护器，外部由Polymer聚合物材料制成，内部菱形的高电分子以规则的点阵离散状排列。当静电电压超过Polymer的触发电压时，内部分子迅速产生尖端对尖端的放电，将静电在瞬间泄放到地。聚合物静电抑制器的主要特点是电容非常低，这使得其能用于高频通讯场合，如HDMI等。然而，其钳位电压同样比较高。

3. 片式压敏电阻(MLV)

片式压敏电阻，一般称为MLV，是基于多层金属氧化物结构器件。MLV也可以进行有效的瞬时高压冲击抑制，具有非线性电压-电流(阻抗表现)关系，截止电压可达最初中止电压的2～3倍。这种特性适合用于对电压不太敏感的线路和器件的静电或浪涌保护，如电源回路、按键输入端等。MLV的主要特点是成本低，但钳位电压偏高。

4. 瞬变电压消除器(TVS)

瞬变电压消除器(Transient Voltage Suppressor，TVS)是一种固态二极管，专门用于防止ESD瞬态电压破坏敏感的半导体器件。与传统的齐纳二极管相比，TVS二极管的P/N结面积更大，这一结构上的改进使TVS具有更强的高压承受能力，同时也降低了电压截止率，因而对于保护手持设备低工作电压回路的安全具有更好效果。TVS二极管的瞬态功率和瞬态电流性能与结的面积成正比，其结具有较大的截面积，可以处理闪电和ESD所引起的高瞬态电流。此外，TVS二极管具有快速的导通时间(特别是单向，双向较慢)，但不适合作为单个元件来有效应对高功率ESD事件(需要与MOV、火花间隙或GDT配对)。

5. 其他保护器件

除了上述几种常见的静电放电保护器件外，还有一些其他类型的保护器件也用于ESD保护。例如：

金属氧化物压敏电阻(MOV)：MOV具有大通流量，但存在累积退化、大漏电流和大电容(10～1000pF)的问题。

气体放电管(GDT)：GDT可以熄灭极高功率的ESD事件(例如雷击)，但不具有低而尖锐的导通电压，通常与TVS二极管结合使用。

火花间隙(GAP)：火花间隙非常简单，只是PCB层上的铜形状，工作原理与GDT相同，但没有受控的气氛和压力。

MLCC陶瓷电容器：MLCC陶瓷电容器便宜且体积小，但对高功率ESD事件无效，主要适用于帮助降低由小ESD事件引起的电压尖峰。

静电放电保护器件的特点与应用

静电放电保护器件具有多种特点，使其能够广泛应用于各种电子设备中。这些特点包括：

回应速度快：静电放电保护器件的回应速度通常小于1ns，能够在极短的时间内对静电放电进行响应。

电容值低：适用于高频高速传输线路，不会对高速信号造成损害。

体积小、封装多样化：能够满足各种产品的应用需求，方便集成到电子设备中。

漏电流低：通常小于1uA，不会对电路的正常工作产生影响。