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电路级静电放电的几种防护方法

静电放电是一种常见的近场危害源,可形成高电压,强电场,瞬时大电流,并伴有强电磁辐射,形成静电放电电磁脉冲。为了模拟分析静电事件,市场上现已经有很多静电放电模型比较常见的静电模型有:人体模型(HBM),带电器件模型,场感应模型,场增强模型,机器模型和电容耦合模型等。

 

关于电路级静电放电的防护方法主要有以下几种:

 

齐纳二极管利用齐纳二极管的反向击穿特性可以保护 静电放电敏感器件。但是齐纳二极管通常有几十 pF 的电容,这对于高速信号(例如 500MHz)而言,会引起信号畸变。齐纳二极管对电源上的浪涌也有很好的吸收作用。

 

瞬变电压消除器 TVS 是一种固态二极管,专门用于防止 静电放电 瞬态电压破坏敏感的半导体器件。与传统的齐纳二极管相比, TVS 二极管 P/N 结面积更大,TVS二极管的瞬态功率和瞬态电流性能与结的面积成正比。该二极管的结具有较大的截面积,可以处理闪电和 静电放电所引起的高瞬态电流。

 

多层金属氧化物结构器件 (MLV):大陆一般称为压敏电阻。MLV也可以进行有效的瞬时高压冲击抑制,此类器件具有非线性电压 - 电流 ( 阻抗表现 ) 关系

 

一般可以通过串联电阻或者磁珠来限制ESD放电电流,达到防静电的目的。前面提到了静电的能量频谱,如果用滤波器滤掉主要的能量也能达到静电防护的目的。对于射频天线的微波信号,如果用TVS管,压敏等容性器件来做静电防护,射频信号会被衰减,因此要求TVS的电容很低,这样增加ESD措施的成本。