ESD器件防护原理

2017-09-07 温州创捷防雷电器有限公司 256
  这里引见手机中对还是用的TVS管和压敏电阻。
1、ESD器件的重要性能参数
1、最大任务电压(Max Working Voltage)
准许长久中缀施加在ESD保护器件两端的电压(无效值),在此任务状态下ESD器件不导通,摒弃高阻状态,反向泄电流很小。
2、击穿电压(Breakdown Voltage)
ESD器件开端行径(导通)的电压。一般地,TVS管行径电压比压敏电阻低。
3、钳位电压(Clamping Voltage)
ESD器件流过峰值电流时,其两端泛起的电压,超过此电压,也许形成ESD永恒性损伤。
4、泄电流(Leakage Current)
在指定的直流电压(一般指不超过最大任务电压)的作用下,流过ESD器件的电流。一般地,TVS管的反向泄电流是nA级,压敏电阻泄电流是μA级,此电流越小,对保护电路影响越小。
五、电容(Capacitance)
在给定电压、频率条件下测得的值,此值越小,对保护电路的信号传输影响越小。例如硅半导体TVS管的结电容(pF级),压敏电阻的寄生电容(nF级)
六、响应时间(Response Time)
指ESD器件对输入的大电压胁迫到预定电压的时间。一般地,TVS管的响应时间是ns级,压敏电阻是μs级,此时间越小,更能无效的保护电路中元器件。
七、寿命(ESD Pulse Withstanding)
TVS技术把持的是半导体的钳位原理,在负责瞬时高压时,会立即将能量释放出去,根本上没有寿命限定;而压敏电阻给与的是物理吸收原理,是以每经过一次ESD工作,材料就会遭到肯定的物理损伤,组成没法答复的泄电通道,会随着应用次数的增多性能升高,存在寿命限定。
2、TVS管(硅半导体)
瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor)简称TVS,是一种二极管形式的高效率保护器件,把持P-N结的反向击穿任务原理,将静电的高压脉冲导上天,从而保护了电器外部对静电敏感的元件。以TVS二极管为例:当瞬时电压超过电路失常任务电压后,TVS二极管便产生雪崩,供给给瞬时电流一个超低电阻通路,其成就是瞬时电疏通过二极管被引开,避开被保护器件,并且在电压答复失常值以前使被保护回路始终摒弃截至电压。当瞬时脉冲完结当前,TVS二极管自动答复高阻状态,全体回路进入失常电压。TVS管的失效形式次如果短路,但当通过的过电流太大时,也也许形成TVS管被炸裂而开路。
TVS管有单向和双向两种,单向TVS管的个性与稳压二极管相似,双向TVS管的个性至关于两个稳压二极管反向勾串,其I-V曲线个性图见图1,图中性能参数注解:
①反向断态电压(截至电压) VRWM与反向泄电流IR:反向断态电压(截至电压)VRWM示意TVS管不导通的最高电压,在这个电压下只要很小的反向泄电流IR。
②击穿电压VBR:TVS管通过规定的测试电流IT时的电压,这是示意TVS管导通的标志电压。
③脉冲峰值电流IPP:TVS管准许通过的10/1000μs波的最大峰值电流(8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右,8/20μs是定义IPP脉冲波电流,请参考下图2),超过这个电流值就也许形成永恒性毁坏。在同一个系列中,击穿电压越高的管子准许通过的峰值电流越小。
④最大箝位电压VC:TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所泛起的电压。
⑤正勾引通电压VF:TVS通过正勾引通电流IF的压降。
除上述性能参数外,TVS管还有一个关键参数:P-N结电容Cj。
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
图1 TVS管I-V曲线个性图
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图2
3、压敏电阻(MLV/MOV)
多层压敏电阻(MLV)及金属氧化物压敏电阻(MOV)把持ZnO等压敏陶瓷材料的压敏个性,完成为了对静电的防护,压敏电阻器的电阻体材料是半导体,当施加于压敏电阻器两端电压小于其压敏电压,压敏电阻器至关于10MΩ以上绝缘电阻;当在压敏电阻器两端施加大于压敏电压的过电压时,压敏电阻器的电阻急剧升高泛起低阻态,从而把电荷快速导走,无效地保护了电路中的其他元器件不致过压而毁坏。压敏电阻给与的是物理吸收原理,是以每经过一次ESD工作,材料就会遭到肯定的物理损伤,组成没法答复的泄电通道,会随着应用次数的增多性能升高,存在寿命限定题目。
压敏电阻阻挡双向保护,它的伏安个性是彻底对称的,见图5,VW:失常任务电压(Working Voltage)。IL:最大Vw任务条件下的泄电电流(Leakage Current)。压敏电阻的失效形式次如果短路,但当通过的过电流太大时,也也许形成阀片被炸裂而开路。
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图5 ZnO等压敏陶瓷材料的压敏电阻I-V曲线个性图
4、TVS管和压敏电阻运用处合
通过对TVS管和压敏电阻的性能对照,按照各自的益处,安妥运用处合列下:
1、与压敏电阻对照,TVS管具备响应时间快、钳位电压错误谬误小、结电容小、反向泄电流小和无寿命限定等益处,于是较安妥于信号品质要求高、线泄电要求小等接口的ESD防护,例如高速数据信号传输线、时钟线等。
2、与TVS管对照,压敏电阻的击穿电压VBR和箝位电压VC都绝对高,通流手段绝对强,具备更强的电涌脉冲吸收手段,于是较安妥于电源接口的ESD或电涌防护。
3、对付两者都安妥的场合,思索代价因素,选用压敏电阻。