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低电容ESD保护元件选型

来源: 发布时间:2023-03-11

SCR器件是除正向Diode外抗ESD能力**强的器件。当阳极出现PositiveESDPulse时,Nwell/Pwell结发生雪崩击穿,击穿产生的电子电流和空穴电流分别流过电阻RNw和Rpw,使PNP器件和NPN器件开启,阳极的P+注入大量空穴,阴极的N+注入大量电子,注入的空穴成为NPN器件的基极电流,注入的电子成为PNP器件的基极电流,正反馈过程得以形成,使Nwell和Pwell均出现强烈的电导调制效应,继而降低器件两端的压降。因此,SCR器件的维持电压往往很低,并由此导致其抗ESD能力非常强,微分电阻也非常小。在阳极出现NegativeESDPulse时,电流可通过正偏的阴极P+/阳极N+释放。ESD静电保护元件可以做成阵列式,同时保护几路数据线免遭ESD的损坏。低电容ESD保护元件选型

人体静电电压比较高可达约50kV以下,因为当存在连续起电过程时,由于电荷泄漏和放电,使得人体比较高电位得以被限制。2、一般生活中,在不同湿度条件下,人体活动产生的静电电位有所不同。在干燥的季节,人体静电可达几千伏甚至几万伏。3、产生原因:人体静电是由于人的身体上的衣物等相互摩擦产生的附着于人体上的静电。静电的产生是由于原子核对外层电子的吸引力不够,从而在摩擦或其它因素的作用下失去电子,于是造成摩擦物带负电荷。在摩擦物绝缘性能比较好的情况下,这些电荷无法流失,就会聚集起来。并且由于绝缘物的电容性极差,从而造成虽然电荷量不大但电压很高的状况。重庆天线接口ESD保护元件封装使用SCR器件可以有效的降低由ESD器件带来的寄生电容,这一点对于RF芯片的ESD设计非常有利。

在JS-001-2012及MIL-STD-883H中,带电的人体都用100皮法(pF)电容器及1500欧姆的放电电阻来模拟。在测试过程中,电容会充电到数千伏(常见的是2kV、4kV、6kV及8kV),再借由电阻串联到被测器件进行放电。典型的HBM波形有2至10纳秒的上升时间、每千伏特0.67安培的电流,及200纳秒脉冲宽度的双重指数信号衰减波形。如果带电人体通过其手持的小金属物件,如钥匙、螺丝刀等对其他物体产生的放电称为人体-金属ESD模型,与典型的人体放电模型有明显的差别。人体-金属ESD产生的放电电流的峰值一般要比人体ESD大5~7倍。原因是金属物件的电极效应使得人体放电的等效电阻***变小。

在ESD设计中,Diode是一种常见的器件。图2为Diode的一种典型应用情况,在VDD相对于VSS发生PositiveESDPulse时,Diode发生雪崩击穿并释放ESD电流,从而保护内部电路不受ESD影响。但由于二极管完全通过雪崩击穿释放ESD电流,在大电流下器件的功耗很大,因此这种模式下二极管的抗ESD能力往往很低,器件的微分电阻也较大;而在VDD相对于VSS发生NegativeESDPulse时,该Diode为正偏并释放ESD电流,由于二极管的正向导通电压很小,此模式下器件的功耗很小,因此其抗ESD能力非常强。由于Diode在正偏和反偏两种状态下的ESD能力差别非常大,因此目前在使用二极管作ESD保护器件时往往会采用非常大的器件面积提升二极管反偏状态下的ESD能力,如此一来,缺点是非常明显的,它增大了ESD器件的面积占用,更为严重的是,对于高频引脚而言,此方式会带来较大的寄生电容,使引脚的频率特性变差。ESD静电保护元件一般为硅基材料器件,相应速度可做到ps级。

人体带电的控制(1)在有防爆要求的车间内,不得使用塑料、橡胶等绝缘地面,并尽可能保持湿润。操作人员应穿防静电鞋,以减少人体带电。如铺有地毯应夹织金属丝,并与自来水管等接地体连接,以尽快导除静电。(2)在易燃易爆场所,工作人员不应穿合成纤维织物的衣服。(3)易燃易爆场所的坐椅不宜采用人造革之类的高阻材料制造。(4)对高压带电体应加屏蔽,人体应避免与高速喷射的气体接近,以防静电感应。避免静电过量积累有几种简单易行的方法:***,到自然环境中去。有条件的话,在地上赤足运动一下,因为常见的鞋底都属绝缘体,身体无法和大地直接接触,也就无法释放身上积累的静电。第二,尽量少穿化纤类衣物,或者选用经过防静电处理的衣物。贴身衣服、被褥一定要选用纯棉制品或真丝制品。同时,远离化纤地毯。第三,秋冬季要保持一定的室内湿度,这样静电就不容易积累。室内放上一盆清水或摆放些花草,可以缓解空气中的静电积累和灰尘吸附。第四,长时间用电脑或看电视后,要及时清洗裸露的皮肤,多洗手、勤洗脸,对消除皮肤上的静电很有好处。第五,多饮水,同时补充钙质和维生素c,减轻静电对人带来的影响。典型的机器模型对小电阻放电的波形, 峰值电流可达几百安培,持续时间决定于放电通路的电感为几百纳秒。低电容ESD保护元件选型

ESD静电放电常见放电模型有:分别是HBM,MM, CDE。低电容ESD保护元件选型

静电的发生机制。由于不同原子的原子核对电子的束缚能力不同,物体相互靠近时,电子就会在物体之间发生转移,从而导致电荷在物质系统之间的不均匀分布,打破原本的平衡状态。所谓静电,其实就是这些发生转移、在某一物体上积累下来的电荷,而由这些电荷引发的诸多现象,如头发炸毛、电脑屏幕粘上灰尘等,就是静电现象。当我们活动时,身体、衣物会和地面、空气等产生摩擦,使电子在它们之间发生转移,从而使身体带电。我们的鞋子大多是绝缘的橡胶底,身体累积的电荷不可能通过鞋导给大地,于是身体的电荷逐渐累积,也就产生了静电。静电现象在冬天比在夏天更为常见,这与不同湿度下空气的导电能力有关。相对湿润时,空气中漂浮着大量微小液滴,可以转移身体的一部分电荷,而冬天气候干燥,室内外温差更**的温差会降低空气相对湿度,因此摩擦带来的电荷很容易积累起来。低电容ESD保护元件选型

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