靜電放電(ESD)簡言之就是電荷快速中和,電子工業(yè)每年花在這上面的費用都會超過幾十億美元。靜電的產(chǎn)生是由于相互摩擦,使得物質(zhì)表面獲得或失去電子,破壞掉原有的電荷平衡,讓物體帶上或正或負(fù)的靜電。此外,靜電電荷會不斷積累,直到造成電荷產(chǎn)生的作用停止、電荷被釋放或者達(dá)到足夠的強(qiáng)度可以擊穿周圍物質(zhì)為止。
由于在很小或者非常敏感的元器件上快速釋放電壓,釋放電流通常會非常之大,可能超過20安培,對設(shè)計為僅導(dǎo)通微安或毫安級電流的電路造成嚴(yán)重?fù)p害。
其實靜電的破壞不光光是存在于電路設(shè)計過程中,人與人之間通過接觸產(chǎn)生的電壓也是非常巨大的。當(dāng)你接觸到某樣物體有被電的感覺時,通過人體的瞬間電壓已經(jīng)超過2KV~4KV,人們通常能夠感覺到的電壓為5KV。此外,當(dāng)你在鋪有地毯的地板上行走時,瞬間產(chǎn)生的電壓很有可能會超過35KV。試想想當(dāng)如此高壓的電荷突然附加在某樣精密原件或者電路上,產(chǎn)生的后果不言而喻。
目前,針對ESD主要有3種模型,人體模型(HBM),機(jī)械模型(MM),以及帶電模型(CDM),其中,HBM與MM又是各項安全測試中最常見的參考標(biāo)準(zhǔn)。尤其是在每對差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸速度已達(dá)每秒幾個Gb或以上的HDMI和DisplayPort接口而言,各項為了實現(xiàn)信號完整性和ESD保護(hù)的安全測試尤為重要。很多時候,為了達(dá)到IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)(針對HBM的標(biāo)準(zhǔn)),設(shè)計師往往需要使用額外的保護(hù)器件。
一個被保護(hù)元器件如果滿足IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn),這只能說明該元器件受到相應(yīng)的保護(hù),不會在ESD沖擊中受到破壞。然而,如果該被保護(hù)元器件具有很高的鉗位電壓,那么這種保護(hù)就不復(fù)存在,一旦收到靜電沖擊,結(jié)果就是該原件受到相應(yīng)的保護(hù),然而整個電路卻存在巨大的威脅。
所以,工程師在選擇額外的保護(hù)器件時,鉗位電壓是重要的考察標(biāo)準(zhǔn)之一。因為隨著鉗位電壓的增加,系統(tǒng)遭受瞬間或者潛伏危機(jī)的可能性也越大。相反,低的鉗位電壓則意味著被保護(hù)原件承受的壓力較小以及系統(tǒng)安全性的增加。
TVS二極管是精密電子設(shè)備防止瞬間大電壓影響的ESD保護(hù)最理想原器件,它是一種在穩(wěn)壓管工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高效能電路保護(hù)器件。當(dāng)TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時,它能以極高的速度(最高達(dá)1*10-12秒)使其阻抗驟然降低,同時吸收大電流,將其兩端間的電壓箝位在一個預(yù)定的數(shù)值上,從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。與普通二極管或者齊納二極管相比,具備更加更低的齊納擊穿電流,從而更加精確的保護(hù)整個電路。
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