中心議題：

• ESD基礎知識
• ESD帶來的損壞
• SESD保護器件為高速I/O接口提供保護

便攜設備的持續小型化與功能提升相結合，使得係統需要更強有力的保護以免受ESD事件引起的損壞。ESD瞬態事件可能破壞設備的運行或者導致潛在的損害和安全問題。小體積、低電容的SESD器件提供了一種簡單的、高性價比成本效益的解決方案。

智能手機的廣泛興起和其種類繁多的應用、更快的網絡速度、yijigengjiashihuideshujujihuaxianyijingshiyidongshejiaowangluobizhuomianshejiaowangluogengjialiuxing。tongshi，xuduobianxieshebeiyijingyanbianchengxiaoxingduogongnengxingdejisuanshebei，yijingnenggouzhixingfeichangduoyanghuaderenwu。

為滿足日益複雜的移動用戶的需求，便攜設備的設計導致更多的輸入/輸出(I/O)互連的集成。更高的電流密度
、更小的晶體管幾何形狀
、以及有限的用於芯片保護的可用空間都將導致增加電子元件對諸如靜電放電(ESD)dengshuntaidianqiguozaishijiandeminganxing。duiyuzhexieyougaoshujuliudeyingyong，jianshaozhexieshuntaiqingkuangdeshijiandeyingxiangyifangzhixianchangshuruheshebeishuchudeshujusunhuaishiyizhongzhongyaodeshejikaoliang。

傳統上的ESD保護一般有各種齊納二極管、金屬氧化物可變電阻(MOV)和瞬態電壓抑製二極管(TVS)。然而，由於USB3.0、HDMI 1.3/1.4、eSATA接口、Display Port和數字視頻接口(DVI)的高數據傳輸速率，傳統保護器件的寄生阻抗可能會扭曲和惡化信號的完整性。

最新一代的矽ESD(SESD)保護器件可在空間受限的便攜式電子產品和手機中提供一種合適的ESD保護解決方案，可以幫助設備通過IEC61000-4–2的第4級測試。這些器件較前一代元件小大約70%。其低電容
、低插損和高線性度的電容與頻率比，也有利於最大限度地減少信號衰減。

ESD基本知識

一個ESD事件是在兩個帶有不同靜電電位的物體之間發生的能量相互傳遞，通過接觸
、電離放電或火花放電來完成。材料類型、接觸麵積、分離速度、相對濕度和其他因素影響著由摩擦產生的電荷總量。一旦在一種材料中有電荷出現

，它就會變成一個“靜電”電荷。這些電荷可能從材料中轉移，激發ESD事件的發生。

靜電的主要來源大多數是絕緣體和典型的合成材料，例如：乙烯樹脂
、塑料工作平台、絕緣鞋、成型的木製椅子、透明粘膠帶、氣泡袋和不直接接地的焊錫烙鐵。

如圖1所示：這是一個典型的ESD的特性曲線。為了模擬此類接觸放電事件，一台ESD發生器產生了一個ESD脈衝到正處於測試的器件上。這類測試的特點是極短的上升時間和低於100ns的de脈mai衝chong持chi續xu時shi間jian
，是shi一yi個ge低di能neng量liang的de靜jing電dian脈mai衝chong。這zhe些xie放fang電dian事shi件jian產chan生sheng的de電dian壓ya水shui平ping可ke能neng極ji高gao

，因yin為wei它ta們men的de電dian荷he是shi不bu會hui輕qing易yi通tong過guo其qi表biao麵mian或huo向xiang其qi他ta物wu體ti分fen散san。

圖1、ESD發生器模擬的典型8KV的ESD脈衝。

最常見的ESD來源有：

• 帶電的人體—— 一個人在走路或者有其他動作的時候則可能帶電，如果人身上的電荷通過一個金屬物體、如一件工具釋放時
  ， ESD的破壞會變得特別嚴重。
• 與地毯摩擦的電纜——如果一條帶電的電纜插入到任何一個帶電觸點時，一次ESD瞬間放電很可能發生。
• 操作聚乙烯袋—— 電子產品在滑入或者滑出包裝袋或者包裝管槽時
  ，可能會產生靜電電荷，因為設備的外殼和/或金屬引線與容器的表麵發生了多次接觸和分離。

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ESD帶來的損壞

ESD事故的產生和電子設備運行的環境相關。瞬態發生環境差別很大
，在汽車電子係統
、機載或船載設備
、空間係統、工業設備或者消費產品中有著實質性的差異。

隨著筆記本電腦
、手機和其他移動設備越來越廣泛的應用，用戶在電纜連接和斷開時將有更大可能觸摸到I / O連接器的引腳。在正常工作條件下，觸摸一個暴露的端口或接口，可以導致超過30kV以上靜電的放電。

小尺寸的半導體器件由於不能承受過高的電壓、過高電流或者是兩者的結合而被損壞，過高的電壓可能會導致柵氧化層被擊穿，而過高的電流會造成接合點發生故障和金屬連線熔化。

SESD保護器件為高速I/O接口提供保護

由於IC製造商已經采用了更高頻率I/O接口互聯
，他們繼續縮減晶體管的最小尺寸、互連及其器件中的二氧化矽(SiO2)絕緣層，這導致了在更低能量水平下發生擊穿損壞的可能性的增加
，使得ESD保護成為首要的設計考慮因素。

基於國際標準IEC61000-4-2，大多數的電子設備必須滿足抵禦最低8kV的接觸放電或者15kVdekongqifangdian。buxingdeshi，xuduobandaotiqijianwufachengshouzheyijibiedejingdianchongji，bingkenenghuizaochengyongjiuxingsunhuai。weiletigaoqishengcunnengli，xitongzhongbixushejixinpianwaideewaibaohudianlu。

在高速I / O接口的ESD保護設計中有兩個主要的設計考慮因素：

• 高速I / O接口的ESD保護電路必須足夠強大，以能夠有效地保護內部電路的薄柵氧化層免受ESD衝擊帶來損壞。
• 由於ESD保護器件的寄生效應對高速電路性能降低的影響需要最小化。

分立元件走向小型化的趨勢仍在繼續，這經常給設計師帶來困難和耗時的工程樣機製作和返修挑戰，以及生產工藝的控製問題。TE電路保護部新的SESD器件滿足了高速應用的必然需求



，也能夠幫助解決裝配和製造挑戰。

如圖2所示：SESD元件用於轉移具有潛在破壞性的電荷
，使其遠離敏感的電路，並幫助保護係統免於故障。通過將矽器件的優勢與傳統的表麵貼裝技術(SMT)無源器件封裝配置相結合，它們比傳統的半導體封裝的ESD器件更容易安裝和維修。

圖2
、SESD器件有助於保護敏感電路免受ESD的損害。

除了它們的小尺寸外，SESD的雙向操作性可以方便地放置到印刷電路板上
，沒有方向的約束並消除了極性檢查的需要。不同於在器件底部采用焊盤的傳統ESD二極管
，被動元件式的封裝在器件安放在PCB上後，也可以方便地實現焊接檢查。

ChipSESD的8x20?μs 波形的額定浪湧電流為2A，以及額定等級10kV的ESD接觸放電。其低漏電流(最大1.0μA)降低了功耗和快速響應時間(<1ns)可以幫助設備通過IEC61000-4–2標準的第4級測試。4.0pF(0201封裝)和4.5pF(0402封裝)的輸入電容值，使其適合用於保護以下設備：

• 移動電話和便攜式電子設備
• 數碼相機和攝像機
• 計算機I/O端口
• 鍵盤
  、低電壓直流電線、揚聲器
  、耳機和麥克風

小結

便攜設備的持續小型化與功能提升相結合，使得係統需要更強有力的保護以免受ESD事件引起的損壞。ESD瞬態事件可能破壞設備的運行或者導致潛在的損害和安全問題。小體積
、低電容的SESD器件提供了一種簡單的、高性價比成本效益的解決方案。