ESD靜電
做了幾年硬件，目前對於產品靜電方面的知識點還是比較欠缺的，近期也在網絡上面搜索了一些資料。也進行簡單的總結下。個人解讀，不喜勿噴，有意見多多交流哈~~
ESD簡介
一說到靜電，就談到了ESD管、TVS管、二極管、壓敏電阻、電容……很多可以用於防靜電的。但是實際對於這些用途和區別，還是不容易區分。或許適當的場合選擇對應的器件，纔是王道。但是，實際的設計中，應該沒有考慮這麼全面的。
首先說下幾個概念：ESD靜電放電（Electro-Static discharge）和TVS瞬變電壓抑制二極管（Transient Voltage Suppressors）。
實際根據行業記載ESD是指具有不同靜電電位的物體互相靠近或直接接觸引起的電荷轉移。ESD是20世紀中期以來形成的以研究靜電的產生、危害及靜電防護等的學科，因此，國際上習慣將用於靜電防護的器材統稱爲ESD（即TVS管也屬於ESD）。但是現在很多有ESD管和TVS管的描述。那麼ESD管和TVS管有什麼區別呢？
實際ESD管和TVS管工作原理是一樣的，但是二者在功率、應用場合、封裝形式等複方面截然不同。而且，ESD主要知是用來防靜電，防靜電就要求電容值低；TVS電容值比較高。
TVS是一種二極管形式的高效能保護器件。當出現浪湧、ESD等電壓從幾伏到幾十千伏甚至更高時，TVS管的兩極受到反向瞬態高能量衝擊時，它能以10的負12次方秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變爲低迴阻抗，吸收高達數千瓦的浪湧功率，使兩極間的電壓箝位於一個預定值，有效地保護電子線路中的精密元 器件，免受浪湧脈衝的損壞，起到了TVS瞬態電壓抑制。
ESD管與TVS管
TVS管和ESD管的對比：
- ESD二極管應用板級防靜電，然而防靜電要求電容值低，一般在1--3.5PF之間最好；
- TVS管用於初/次級保護,TVS管的電容值卻比較高。
- ESD二極管看的是ESD二極管抗靜電等級LEVEL，高速的USB和I/O非常重視ESD二極管的C（負載電容）；
- TVS管看的是功率和封裝形式；
- TVS管是瞬態抑制二極管，具有很快的響應能力和強大的浪湧吸收能力，主要用在電源輸入端用來吸收浪湧的；
- ESD是靜電放電管，主要用在關鍵引腳上起到靜電保護作用。
- TVS管有兩個引腳，是兩腳器件；TVS主要用在電源輸入端起到防浪湧的作用，瞬間吸收浪湧電流對後級電路起到保護作用。
- ESD有三個引腳，是三腳器件。ESD管兩個三極管串起來後，引出三根引腳。ESD二極管的正負接在電源引腳，公共端接在被保護引腳上起到釋放靜電的作用。
TVS管與其它器件
優點：
- TVS管具有反應迅速、截止電壓比較低等特點。
- TVS 與齊納二極管相比， TVS具有更強的高壓承受能力，同時也降低了電壓截止率。
- TVS 與陶瓷電容相比更可靠，陶瓷電容對高壓的承受力卻比較弱，ESD會造成陶瓷電容的失效風險。而TVS 可以承受15kV 電壓，可靠性高。
- TVS和壓敏電阻相比，與陶瓷電容類似，壓敏電阻採用物理吸收原理,每經過一次ESD事件,材料就會受到一定物理損傷,形成永久性的漏電通道,而TVS對器件本身並無影響.
TVS管參數
- 最小擊穿電壓VBR 和擊穿電流IR。
- 最大反向漏電流ID 和額定反向關斷電壓VWM。
- 最大箝位電壓VC 和最大峯值脈衝電流IPP。
- Pppm 額定脈衝功率，這是基於最大截止電壓和此時的峯值脈衝電流。
- 電容量C。電容對於數據/信號頻率越高的迴路，二極管的電容對電路的干擾越大，形成噪聲或衰減信號強度，因此需要根據迴路的特性來決定所選器件的電容範圍。
ESD保護
ESD 保護應當針對不同的保護對象來選用器件，同時還要進行合理的PCB 佈局。對暴露在外的端口都要求進行防靜電保護。現在比較通用的ESD 標準是IEC61000-4-2。
應用人體靜電模式，測試電壓的範圍爲2kV～15kV(空氣放電)，峯值電流最高爲20A/ns，整個脈衝持續時間不超過60ns。在這樣的脈衝下所產生的能量總共不超過幾百個微焦爾，但卻足以損壞敏感元器件。
PCB 設計考慮
PCB佈局佈線對防靜電影響重大，所以必須在設計前就得考慮ESD 防護問題，否則後期驗證成本太高了……
- 選好具體料號或封裝
- 選擇擺放位置，可以預留，但是一定不要不留。。。
- 保護信號到ESD管導線長度應該最小
- PCB 佈局的建議走線時，儘可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少電磁干擾；
- 輸入輸出端用的導線應儘量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發生反饋藕合。
- TVS 器件應與接口儘量接近，減少自感耦合到其它鄰近線路上的機會。
- 將接口信號線路和接地線路直接接到保護器件上，然後再進入迴路的其它部分；
- 復位、中斷、控制信號遠離輸入/輸出口，遠離PCB 的邊緣；
THE END!
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