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4月24日华为射频大咖RF PCB设计课
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ESD和TVS优缺点对比

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发表于 2018-11-6 15:24 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    许多开发人员都遇到过这样的情况:在实验室开发好的产品,测试完全通过,但到了客户手里用了一段时间之后,出现异常现 象,甚至是产品失效需要返修,并且故障率往往也不高(1%以下)。一般情况下,以上问题大都由于浪涌冲击、ESD冲击等原因造成。
: z9 `1 P5 v8 B  B8 U" {  o" c, v5 x% J
4 h6 _. |2 T- _% n0 q$ ^) i4 [    ESD抑制器是目前最新一代防静电产品(98年由军工转民用,现行业内已经全面铺开),由聚合物(POLYMER)电压诱变材料和高电分子材料核心制成的新型固体电子元件。其最大的特点就是物理放电无使用寿命的限制,再加上其反应快速(<1 ns), 超低电容 (<0.15pF),超低漏电流(<1nA),信号高保真度,损坏为开路状态以及其优异的性价比等优势,近些年来已经逐步替代传统的齐纳二极管(TVS)元件。
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; }- E$ C: p5 g: f% M2 ?
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2.关于ESD器件的选择最关键的参数是哪些?该参数代表了什么?. U+ |' s% ^4 l

- r3 z8 W  ]0 K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,关键取决于其二极管参数。' D  `8 g' ?; S2 h# @8 B  n

4 ^4 ^+ ~, P% b, d# p. G! D1)Working  Voltage  (Vdc) 即ESD元件正常运行的工作电压,其作为选型的硬性指标但不是关键指标,所选的元件之工作电压只要等于或大于元件使用位置的工作电压即可,如USB的工作电压为5V,只要选等于或大于5V的ESD元件来作防护即可
. u8 ]4 k8 ?0 x7 `, A, [# D' n% v) }5 T+ U. w

* I; M) j$ [/ j7 r# e# J
- z- t/ }2 @+ g2)Trigger  Voltage(Vv)即ESD元件的触发电压,即电压要达到此参数元件才工作,所以此参数是衡量ESD元件灵敏度的关键因素,此参数越低越好,此参数也是POLYMER ESD工艺的难点所在。$ B$ |# O; y/ o( ^# O# Y$ T

  z# P! E8 l: e' L  e3)Clamping   Voltage(Vc) 即ESD元件的钳位电压,即元件触发后立即将高压钳制在此参数范围内后传递到地面,此参数越低越好,也是工艺的难点所在。
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TVS作为传统的防ESD元件,有着不可比拟的优点:钳位电压低而准,但是行业标准要求一般的芯片都要有抗2K ESD的能力,所以实际上钳位电压值显得就不那么重要了。+ ~- u  E8 D( s0 N5 q6 B% ]9 s# T& o  w

) R7 x0 K0 e& F( w6 g+ HESD抑制器(聚合物高分子材料)的最大缺点就是钳位电压做不到非常低,而且不能多脚共地类似于多通道TVS一样,但这并不是最重要的性能指标。
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抗ESD元件最重要的性能指标应该有:
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1 b& f9 k/ I/ w6 s1.反应时间:因为ESD的速度是非常快的---几nS至几十nS不等,所以要求防静电元器件的反应速度也要够快,从这点而言,聚合物高分子材料的ESD抑制器是目前反应速度最快(<1 ns)的防ESD元件,而TVS基于二极管PN结的反应原理,在技术上一直没有突破这个门槛& K7 N7 g; G8 k' m

; b* Q; J3 C% R0 c2 P( H2.使用寿命:TVS基于二极管工作原理,受ESD冲击次数的递增(最好的约3千次静电冲击),其内阻ESR也会不断升高而导至元件吸收ESD不完全而逐渐失效,这也是为什么一般电子产品在使用一年左右就会出现问题的原因之一;而聚合物高分子材料的ESD抑制器其工作原理是物理性质的从而突破了使用寿命的限制(约30万次静电冲击的寿命),大大提高了元件的可靠性。
9 _" S- y  y- {! d1 w/ f
' Q6 c7 C7 I3 e5 ^, `+ E+ J5 Q3.性价比:与ESD抑制器性能接近的TVS价格高出其好几倍。
. t9 v3 P7 ^, X6 Y4 o4 o( f$ I. x8 ?. j

) m+ k5 r( r- E1 q
! D: P1 R& T0 _1 i% z选择ESD器件应该遵循下面的要求:3 `/ l) h$ d/ ^* f* b) j

4 }2 }. J- b: |(1)选择静电保护器件注意:1 a* {. C5 w. W2 U" m; J( ?
8 M; @: \- s; D; v: r* @
  箝制电压不要超过受保护器件的最大承受电压
; w3 M6 z/ E4 s3 @0 G2 v* @$ D; k- b* H$ ]: n
  电路电压不超过保护器件工作电压
; X( L# z4 {! K
& Y$ \! e( x. b5 \. U# p; j) [  低电容值、漏电流尽可能的减少干扰及损耗
' C2 w+ b2 r- f# N$ k/ W0 T1 `* N0 h4 G* G9 W; o  P
(2)静电保护器件尽量安装在最接近静电输入的地方,远离被保护器件
& r5 h5 x% S% S9 i, t
7 O' B6 U- A2 v- x5 }$ f(3)静电保护器件一定接的大地线,不是数字地线/ H1 U2 I- z/ ?! g% U

5 o0 }, |8 p' j(4)回地的线路尽量的短,静电保护器件与被保护线路之间的距离尽量的短
1 {7 C: ?/ p1 B1 x$ }4 O+ K& f
. H- ]- q! {  c' ~% I' v& B0 S; q(5)尽量避免被保护与未被保护线路并排走线

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四级会员(40)

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发表于 2018-11-8 17:05 | 显示全部楼层
学习一下!!!!

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发表于 2018-11-12 13:58 | 显示全部楼层
感谢楼主分享~~~

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发表于 2018-11-12 18:35 | 显示全部楼层
学习了,谢谢分享!
大家早上好! 是在这里签到的吗?

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发表于 2018-11-13 08:56 | 显示全部楼层
感谢楼主分享
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发表于 2018-11-15 08:16 | 显示全部楼层
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发表于 2018-11-15 14:42 | 显示全部楼层
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发表于 2018-11-28 02:07 | 显示全部楼层
学习一下

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发表于 2019-1-7 17:34 | 显示全部楼层
看看看

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发表于 2019-1-7 22:11 | 显示全部楼层
感谢楼主分享

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发表于 2019-4-22 15:44 | 显示全部楼层
能举例说明吗,觉得空泛,没有贬低的意思。
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