高速數(shù)據(jù)應用中ESD抑制技術(shù)簡介
圖2 基于空氣-間隙的器件在經(jīng)歷1000次脈沖沖擊后性能特點也相當穩(wěn)定
應用及終端產(chǎn)品
許多高速數(shù)據(jù)應用和終端產(chǎn)品采用混合式保護方式,在數(shù)據(jù)和時鐘線上采用基于間隙的器件,在電源連接部分采用多層壓敏電阻或基于硅的瞬態(tài)電壓抑制二極管。例如,USB接口的D+和D–線要求高速保護,這可以采用分立的芯片利用附加的多層壓敏電阻或瞬態(tài)電壓抑制器件用于VDD電源保護。PC、筆記本電腦、上網(wǎng)本等產(chǎn)品中常常需要多個USB接口連接。
對于這些設備,兩個分離的端口的數(shù)據(jù)線對(data line pairs)可以采用在USB控制器和端口之間的一個單芯片陣列來實現(xiàn)保護功能(如圖3所示)。理想情況下,靜電放電抑制器件應該盡可能地在物理上靠近USB端口,以保證提供合適的電路保護。
圖3 兩個分離的端口的數(shù)據(jù)線對可以采用在USB控制器和端口之間的一個單芯片陣列來實現(xiàn)保護功能
現(xiàn)在,在高清電視和顯示器中,HDMI連接已經(jīng)非常普遍。這些連接器共擁有19個引腳,包括:3個數(shù)據(jù)通道對(data channel pairs)(每個帶一個地)、一個TMDS對(加上地)、DDC數(shù)據(jù)、時鐘、CE遠程線,所有這些都需要高速保護。通過將2個數(shù)據(jù)通道對采用一個陣列,另一個數(shù)據(jù)通道對與TMDS時鐘對采用一個陣列,則只需要兩個靜電放電抑制陣列,即可對8個高速連接提供有效的保護,剩下的3個(DDC數(shù)據(jù)、時鐘、CE遠程線)可以采用分立的靜電放電抑制芯片來實現(xiàn)保護功能。
數(shù)碼相機、手機、PDA中常用的小型存儲卡的保護相對來說就比較簡單了,唯一不同的一點要求是器件的尺寸要小,像0402尺寸的器件就可以很好地滿足要求。
雖然0201尺寸的器件還不能確定什么時候會面市,但可以預見將來會出現(xiàn)0201尺寸的器件。對這些SIM卡,常用分立的高速抑制芯片來保護I/O、時鐘、復位引腳,而VCC電源引腳則采用多層壓敏電阻或瞬態(tài)抑制器件來實現(xiàn)保護功能。
由USB、HDMI、DVI以及其他的高速接口帶來的更快的數(shù)據(jù)通信速率,使得過去傳統(tǒng)的ESD解決方案不再有效。多層壓敏電阻和基于硅的瞬態(tài)電壓抑制器件具有太高的電容,導致無法保證高速數(shù)據(jù)通信時的不失真和插入損耗。新型的基于間隙的器件將有效電容大大降低,達到0.05pF或者更低。此外,基于間隙的器件可提供非常低的漏電流和極高的穩(wěn)定性,甚至可以經(jīng)受上千次的ESD事件。近期的技術(shù)突破使得比聚合物器件具有更低電容和更低觸發(fā)電壓,以及鉗位電壓的基于空氣間隙的ESD抑制器件成為現(xiàn)實。低觸發(fā)電壓和低鉗位電壓意味著可實現(xiàn)更精確的保護,以及更少的來自ESD的能量到達敏感器件,以得到更長久的可靠性。
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