IC制程技术的不断发展、高速数据传输接口的大行其道,使得相关的ESD防护变得日益困难。对更快处理速度和更高功能密度的强烈需求,推动IC制造者进一步缩减MOS元件的最小尺寸,尤其当制造技术转向90nm以下时,IC芯片体积越来越小、密度越来越高、功能越来越复杂,而其使用的电磁环境却日趋严酷,也使其更易遭受ESD、过压及过流的损害。同时,各种高速接口的持续发展,特别是便携式多媒体设备的高速成长,使得数据的高速传输成为必然。而怎样才能在保护接口安全的同时保证数据的高速传输,已然成为高频数据接口面对的难题。
高速数据传输接口电路保护的主要困难是,保护器件的过大寄生电容会造成一定程度的信号衰减,从而降低显示质量。因此,ESD器件要根据其所保护的电路接口的信号频率,选择足够低电容以及稳定ESD分流能力的ESD器件,并在元件尺寸、ESD保护性能以及实现的便利性之间进行取舍。在高速数据接口电路上添加ESD保护时,必须考虑外加电容和电感对高速差分信号的时序影响。
为满足高速数据通信接口既使得ESD保护有效、又不影响高速信号传输的要求。近年来,市场上推出了多种专门适用于此类保护要求的器件。
在ESD保护器件的选择方面,传统上常用的ESD保护器件有齐纳二极管、片式压敏电阻(MLV)和瞬态电压抑制二极管(TVS)。
ESD防护器件选型技巧
1)计算接口信号幅值的范围来确定ESD器件的工作电压;
2)根据信号类型决定使用单向或者双向ESD器件。双向ESD器件具有对称的正负击穿电压,可用于有正负电压范围的任何接口。单向ESD器件,有正向的击穿电压,出现负压时立刻击穿,可用于只有正向电压范围的接口。
3)根据信号速率决定该接口能承受的最大寄生电容;
4)根据电路系统的最大承受电压冲击,选择适合的钳位电压;
5)确保ESD器件可达到或超过IEC 61000-4-2 level4。