在高频高速信号电路中,RS485接口ESD保护元件原理,电路的特征阻抗较低,分布电容和分布电感对电路的阻抗匹配、信号质量会产生较大的影响,这要求设计的ESD防护电路具有很小的寄生参数,对信号质量和阻抗匹配产生**小的影响,RS485接口ESD保护元件原理,即要保证高频信号尽量无损失地通过防护电路,同时ESD防护电路要对宽频谱的ESD信号具有较好的吸收和衰减性能,阻止ESD脉冲进入被保护电路。在中低频IC内部的I/O端口都可以设计ESD防护电路以提高器件的抗ESD能力,但是射频器件和高速数字IC内部的I/0端口一般无法直接设计ESD防护电路,RS485接口ESD保护元件原理,因为防护电路的寄生参数(主要是结电容)将影响I/0端口的阻抗匹配、改变器件的频响特性。ESD脉冲频谱的高频信号特征和高频电路分布参数的严格约束使得在高频电路中防护器件的可选择性很小。RS485接口ESD保护元件原理
静电放电形式与带电体的几何形状、电压和带电体的材质有关。静电放电形式:电晕放电(1)电晕放电:是发生在带电体前列或曲率半径很小处附近的局部放电。电晕放电可能伴有轻微的嘶嘶声和微弱的淡紫色光。电晕放电一般没有引燃危险。刷形放电和传播型刷形放电(2)刷形放电和传播型刷形放电:都是发生在绝缘体表面的有声光的多分支放电。当绝缘体背面紧贴有金属导体时,绝缘体正面将出现传播型刷形放电。同一绝缘体上可发生多次刷形放电或传播型刷形放电。刷形放电有一定的引燃危险;传播型刷形放电的引燃危险性大。(3)火花放电:是带电体之间发生的通道单一的放电。火花放电有明亮的闪光和有短促的爆裂声。其引燃危险性很大。(4)雷型放电:是悬浮在空间的大范围、高密度带电粒子形成的闪电状放电。其引燃危险性很大。RS485接口ESD保护元件原理静电源控制,绝缘材料的静电通过连接地和等电位连接无法消除,因此必须对敏感器件周边进行静电源控制。
在ESD设计中,Diode是一种常见的器件。图2为Diode的一种典型应用情况,在VDD相对于VSS发生PositiveESDPulse时,Diode发生雪崩击穿并释放ESD电流,从而保护内部电路不受ESD影响。但由于二极管完全通过雪崩击穿释放ESD电流,在大电流下器件的功耗很大,因此这种模式下二极管的抗ESD能力往往很低,器件的微分电阻也较大;而在VDD相对于VSS发生NegativeESDPulse时,该Diode为正偏并释放ESD电流,由于二极管的正向导通电压很小,此模式下器件的功耗很小,因此其抗ESD能力非常强。由于Diode在正偏和反偏两种状态下的ESD能力差别非常大,因此目前在使用二极管作ESD保护器件时往往会采用非常大的器件面积提升二极管反偏状态下的ESD能力,如此一来,缺点是非常明显的,它增大了ESD器件的面积占用,更为严重的是,对于高频引脚而言,此方式会带来较大的寄生电容,使引脚的频率特性变差。
常见人体带电过程如下:(1)人从椅子上站起来,或擦拭墙壁等过程(**初的电荷分离发生在衣物或其他相关物体外表面,然后,人体由感应带电。(2)人在高电阻率材料制成的地毯等绝缘地板上走动(**初的电荷分离发生在鞋和地板之间,然后,对于导电性鞋,人体由电荷传递而带电;对于绝缘鞋,人体是因感应而带电)。(3)脱下外衣时的静电。这是发生在外层衣物与内层衣物之间的接触起电,人体则经过电荷传递或感应而带电。(4)液体或粉体从人拿着的容器内倒出(该液体或粉体把一种极性的电荷带走,将等量异性的电荷留在人体上。(5)与带电材料接触。如对高度带电粉体取样时的带电。当存在连续起电过程时,由于电荷泄漏和放电,使得人体比较高电位被限制在约50kV以下。单位面积的ESD防护能力大致如下:SCR>MOS>Diode(反向击穿)。
人体放电模型(HBM)法规:十九世纪时,人们曾用这种模型来调查矿坑中的气体混合物事件。美国***标准MIL-STD-883的第3015.8号方法建立了一个简化的等效电路,以及模拟人体模型需要的测试程序。另一个国际广为使用的法规是ANSI/ESDA-JEDECJS-001:静电放电敏感度测试。人体模型主要用在工厂生产环境中,另一个类似的法规IEC61000-4-2,是系统级的静电测试法规,则是在在系统层级的测试。我国静电放电对应的国标相对应的标准为GB/T17626.2。ESD静电保护元件一般并联在电流中使用。RS485接口ESD保护元件原理
电阻不单独用于芯片的静电保护,它往往用于辅助的静电保护,如芯片***级保护和第二级保护之间的限流电阻。RS485接口ESD保护元件原理
SCR器件是除正向Diode外抗ESD能力**强的器件。当阳极出现PositiveESDPulse时,Nwell/Pwell结发生雪崩击穿,击穿产生的电子电流和空穴电流分别流过电阻RNw和Rpw,使PNP器件和NPN器件开启,阳极的P+注入大量空穴,阴极的N+注入大量电子,注入的空穴成为NPN器件的基极电流,注入的电子成为PNP器件的基极电流,正反馈过程得以形成,使Nwell和Pwell均出现强烈的电导调制效应,继而降低器件两端的压降。因此,SCR器件的维持电压往往很低,并由此导致其抗ESD能力非常强,微分电阻也非常小。在阳极出现NegativeESDPulse时,电流可通过正偏的阴极P+/阳极N+释放。RS485接口ESD保护元件原理
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