保護(hù)設(shè)備免受ESD損壞的幾種方法

在電路設(shè)計(jì)中，保護(hù)我們的產(chǎn)品免受ESD損壞是必須要考慮的。靜電放電（簡稱 ESD） 是一種非常高的電壓尖峰，很容易損壞集成電路和低功率半導(dǎo)體等小信號(hào)器件。最常見的ESD就是由人體接觸電子設(shè)備引起的，特別是冬天我們摸金屬門把手會(huì)經(jīng)常被電到也是靜電在搗鬼。電荷在人體內(nèi)部積累，然后當(dāng)身體的任何部位接觸到任何東西時(shí)，這些電荷就會(huì)放電，從而產(chǎn)生非常高的電壓尖峰，今天主要匯總一下保護(hù)設(shè)備免受 ESD 損壞的幾種方法。

1.鉗位二極管電路

一般IC內(nèi)部會(huì)集成，需要注意有些引腳可能沒有集成，需要查閱對應(yīng)的規(guī)格書進(jìn)行確認(rèn)，鉗位二極管其保護(hù)能力一般有限，防護(hù)浪涌的功率不能過大，也就是ESD電壓不能過高，具體可參考規(guī)格書。

2.TVS二極管保護(hù)電路

TVS的中文全稱是瞬態(tài)電壓抑制器，它是比較快速的鉗位二極管，但它不是普通的PN結(jié)二極管，它和上面的鉗位二極管電路中的二極管可不同。TVS可與齊納二極管相媲美，一旦達(dá)到其擊穿電壓，電壓就會(huì)被鉗位。位達(dá)到擊穿電壓時(shí)它處于開路狀態(tài)下圖中圖A和B是雙向TVS，而C是單向 TVS。雙向TVS可以防護(hù)正或負(fù)電壓尖峰ESD。但單向的只能抑制一個(gè)方向的尖峰。

IC引腳旁邊的單向TVS。在電路正常運(yùn)行時(shí)，TVS 不導(dǎo)通。當(dāng)有正尖峰時(shí)，電壓會(huì)被鉗位。當(dāng)出現(xiàn)負(fù)尖峰時(shí)，TVS將正向偏置并將尖峰轉(zhuǎn)向GND。

下面是一個(gè)雙向 TVS。在正常操作時(shí)，TVS不會(huì)導(dǎo)通。在正電壓或負(fù)電壓尖峰期間，器件將鉗位尖峰電壓并保護(hù) IC。

3.齊納二極管保護(hù)電路

使用齊納二極管作為 ESD保護(hù)與單向TVS的原理相同。齊納二極管的缺點(diǎn)是它不如TVS保護(hù)速度快，考慮到與 TVS 相同尺寸的齊納二極管，它只能處理更小的能量尖峰電壓。所以一般更推薦TVS。

4.高頻電容器保護(hù)電路

IC 引腳旁邊放置瓷片電容器也可以做到ESD保護(hù)。比如當(dāng)人體觸摸該引腳時(shí)，人體上的電容與電路中的電容C ESD形成并聯(lián)。這個(gè)時(shí)候人體內(nèi)的8kV電位將被抑制，依據(jù)的基本原理就是電荷守恒，就是人體內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移到了電路的電容上，從而避免損壞器件。

審核編輯：湯梓紅