關(guān)于移動(dòng)便攜設(shè)備應(yīng)用的ESD設(shè)計(jì)考量
最常見(jiàn)的ESD來(lái)源有:
· 帶電的人體—— 一個(gè)人在走路或者有其他動(dòng)作的時(shí)候則可能帶電,如果人身上的電荷通過(guò)一個(gè)金屬物體、如一件工具釋放時(shí), ESD的破壞會(huì)變得特別嚴(yán)重。
· 與地毯摩擦的電纜——如果一條帶電的電纜插入到任何一個(gè)帶電觸點(diǎn)時(shí),一次ESD瞬間放電很可能發(fā)生。
· 操作聚乙烯袋—— 電子產(chǎn)品在滑入或者滑出包裝袋或者包裝管槽時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生靜電電荷,因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://www.biyoush.com/news/listbylabel/label/設(shè)備">設(shè)備的外殼和/或金屬引線與容器的表面發(fā)生了多次接觸和分離。
ESD帶來(lái)的損壞
ESD事故的產(chǎn)生和電子設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境相關(guān)。瞬態(tài)發(fā)生環(huán)境差別很大,在汽車電子系統(tǒng)、機(jī)載或船載設(shè)備、空間系統(tǒng)、工業(yè)設(shè)備或者消費(fèi)產(chǎn)品中有著實(shí)質(zhì)性的差異。
隨著筆記本電腦、手機(jī)和其他移動(dòng)設(shè)備越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,用戶在電纜連接和斷開(kāi)時(shí)將有更大可能觸摸到I / O連接器的引腳。在正常工作條件下,觸摸一個(gè)暴露的端口或接口,可以導(dǎo)致超過(guò)30kV以上靜電的放電。
小尺寸的半導(dǎo)體器件由于不能承受過(guò)高的電壓、過(guò)高電流或者是兩者的結(jié)合而被損壞,過(guò)高的電壓可能會(huì)導(dǎo)致柵氧化層被擊穿,而過(guò)高的電流會(huì)造成接合點(diǎn)發(fā)生故障和金屬連線熔化。
SESD保護(hù)器件為高速I(mǎi)/O接口提供保護(hù)
由于IC制造商已經(jīng)采用了更高頻率I/O接口互聯(lián),他們繼續(xù)縮減晶體管的最小尺寸、互連及其器件中的二氧化硅(SiO2)絕緣層,這導(dǎo)致了在更低能量水平下發(fā)生擊穿損壞的可能性的增加,使得ESD保護(hù)成為首要的設(shè)計(jì)考慮因素。
基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-2,大多數(shù)的電子設(shè)備必須滿足抵御最低8kV的接觸放電或者15kV的空氣放電。不幸的是,許多半導(dǎo)體器件無(wú)法承受這一級(jí)別的靜電沖擊,并可能會(huì)造成永久性損壞。為了提高其生存能力,系統(tǒng)中必須設(shè)計(jì)芯片外的額外保護(hù)電路。
在高速I(mǎi) / O接口的ESD保護(hù)設(shè)計(jì)中有兩個(gè)主要的設(shè)計(jì)考慮因素:
· 高速I(mǎi) / O接口的ESD保護(hù)電路必須足夠強(qiáng)大,以能夠有效地保護(hù)內(nèi)部電路的薄柵氧化層免受ESD沖擊帶來(lái)?yè)p壞。
· 由于ESD保護(hù)器件的寄生效應(yīng)對(duì)高速電路性能降低的影響需要最小化。
分立元件走向小型化的趨勢(shì)仍在繼續(xù),這經(jīng)常給設(shè)計(jì)師帶來(lái)困難和耗時(shí)的工程樣機(jī)制作和返修挑戰(zhàn),以及生產(chǎn)工藝的控制問(wèn)題。TE電路保護(hù)部新的SESD器件滿足了高速應(yīng)用的必然需求,也能夠幫助解決裝配和制造挑戰(zhàn)。
如圖3所示:SESD元件用于轉(zhuǎn)移具有潛在破壞性的電荷,使其遠(yuǎn)離敏感的電路,并幫助保護(hù)系統(tǒng)免于故障。通過(guò)將硅器件的優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)的表面貼裝技術(shù)(SMT)無(wú)源器件封裝配置相結(jié)合,它們比傳統(tǒng)的半導(dǎo)體封裝的ESD器件更容易安裝和維修。
圖3、SESD器件有助于保護(hù)敏感電路免受ESD的損害
除了它們的小尺寸外,SESD的雙向操作性可以方便地放置到印刷電路板上,沒(méi)有方向的約束并消除了極性檢查的需要。不同于在器件底部采用焊盤(pán)的傳統(tǒng)ESD二極管,被動(dòng)元件式的封裝在器件安放在PCB上后,也可以方便地實(shí)現(xiàn)焊接檢查。
ChipSESD的8x20?μs 波形的額定浪涌電流為2A,以及額定等級(jí)10kV的ESD接觸放電。其低漏電流(最大1.0μA)降低了功耗和快速響應(yīng)時(shí)間( 1ns)可以幫助設(shè)備通過(guò)IEC61000-4–2標(biāo)準(zhǔn)的第4級(jí)測(cè)試。4.0pF(0201封裝)和4.5pF(0402封裝)的輸入電容值,使其適合用于保護(hù)以下設(shè)備:
· 數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)
· 計(jì)算機(jī)I/O端口
· 鍵盤(pán)、低電壓直流電線、揚(yáng)聲器、耳機(jī)和麥克風(fēng)
小結(jié)
便攜設(shè)備的持續(xù)小型化與功能提升相結(jié)合,使得系統(tǒng)需要更強(qiáng)有力的保護(hù)以免受ESD事件引起的損壞。ESD瞬態(tài)事件可能破壞設(shè)備的運(yùn)行或者導(dǎo)致潛在的損害和安全問(wèn)題。小體積、低電容的SESD器件提供了一種簡(jiǎn)單的、高性價(jià)比成本效益的解決方案。
評(píng)論