原创 硕凯电子详解三种常见的ESD保护器件

当电路防护器件的作用开始得到各大生产商的重视时，也意味着电路保护器件的春天正在来临。防雷、防静电、过压、过流保护器件，都是在自己擅长的领域内为各类功能器件、电子芯片、精密电子元器件提供防护。以逐渐受重视的静电防护器件为例，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。    　　    

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。    　　        

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。    　　    

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。