网友共享ESD保护器件分类及优缺点分析

目前市面上已经存在多种ESD保护器件，但最常用的可分成三大类：聚合体、压敏电阻/抑制器和二极管。选择合适的ESD保护器件，最大的难点在于如何最容易地明确哪种器件可以提供最大的保护。系统供应商一般是通过数据手册上的ESD额定值(或标称值)来比较ESD保护器件的好坏。事实上，从这些额定值根本看不出器件保护系统的能力有多强，关键取决于其它二极管参数。

除了保护器件的ESD标称值外，电压值(箝位电压)和ASIC端有多大电流(剩余电流)也是关键因素。ESD保护器件功能是通过将大部分电流短路到地并将ASIC端的电压“箝位”到低于脉冲电压的值来实现的。

确定箝位电压和剩余电流不是一项很容易的任务。在大多数ESD保护数据手册中引用的箝位电压(如果手册中包括这条信息)很容易让人产生误解。而数据手册中从来没有剩余电流这一项，因为它与系统版图有关，与器件本身无关。而作为替代参数的保护电路的动态电阻(Rdyn)则有助于比较器件，因为具有较低电阻的器件可以分流较大比例的电流。遗憾的是，这个动态电阻值在保护器件的数据手册中通常也不见踪影。

1. 聚合体器件

虽然聚合体器件对高频应用来说相当有吸引力，因为它们的亚皮法电容值只有0.05~1.0pF，但这么低的电容也会带来一些略微的副作用。与二极管不同的是，聚合体器件要求端电压达到触发电压时才击穿，而这个触发电压要比箝位电压高出许多。典型的聚合体ESD器件在500V之前是不会击穿的。一旦击穿后它就会迅速跳到最高达150V的箝位电压，当电荷释放掉后，聚合体将返回高阻状态。不过这一过程可能要花数小时甚至一天的时间，因此它们对消费类应用来说没有吸引力。这些器件在制造中很难精确表征，其数据手册通常只包含典型参数值，而不提供最小和最大保证值。另外，由于它们在物理上是属于柔性器件，因此它们的性能会随着遭受ESD脉冲数量的增加而下降。

2. 压敏电阻和抑制器

压敏电阻和抑制器是非线性的可变电阻。虽然它们相对来说不贵，但抑制器通常具有高触发电压、高箝位电压和高阻抗特性，从而使得大多数能量会到达受保护的器件，而不是分流到地。典型的低电容抑制器的箝位电压范围在150~500V。低电容抑制器的典型动态电阻是20~40Ω。由于其高阻抗特性，几乎所有ESD冲击电流都会传递到“受保护”器件而不是分流到地。

3. 半导体二极管

另外一种ESD保护方法是采用半导体二极管。ESD保护二极管被表征为低箝位电压、低阻抗、快速导通时间和更好的可靠性。通常半导体二极管可以提供最好的ESD保护，而且现在的二极管已经可以做到1pF的等效电容，因此已经成为可靠的ESD保护和良好的信号完整性的最佳选择。

无论产品被介绍得多么优异，在选择ESD静电保护器件时，仍应该细致地做好实际的对比，以及运用IEC61000-4-2测试来做验证。目前行业惯例是根据8us上升时间和20us持续时间的脉冲公布箝位电压的，而真正的ESD脉冲应该是1ns上升时间和60ns的持续时间。