1、2008年年3月月21日日主讲：熊育宜内容：讲述ESD器件 的分类，特点 选型，应用等。电话：020-2264 4358ESD 器件介绍器件介绍第1页，共41页。广州周立功单片机发展有限公司及其衍生公司，总注广州周立功单片机发展有限公司及其衍生公司，总注册资金达二仟万元。是专业从事单片机与嵌入式系统的推册资金达二仟万元。是专业从事单片机与嵌入式系统的推广应用、技术服务和营销广应用、技术服务和营销,专业从事电子产品的开发生产及专业从事电子产品的开发生产及应用的技术导向型公司。是国际应用的技术导向型公司。是国际ODVA现场总线现场总线CAN-bus协会成员、美国协会成员、美国NXP（原（原PHIL
2、IPS半导体）、半导体）、LUMINARY、SIPEX、CATALYST、ATECL，英国，英国ARM公司、德国公司、德国KEIL公司的特许经销商及技术合作商。其中广州致远电子有限公司的特许经销商及技术合作商。其中广州致远电子有限公司是专注于研发生产嵌入式开发工具与测试仪器的高新公司是专注于研发生产嵌入式开发工具与测试仪器的高新技术企业。技术企业。第2页，共41页。对策选型原理现象第3页，共41页。ESDESD现象现象 在干燥的天气里，当你去接触另外一个人的时候，你有没有被触电的感觉？有没有遇上下面的情况：在实验室开发好的产品，测试完全通过，但到了客户手里用了一段时间之后，出现异常现象，甚至是
3、产品失效需要返修，并且故障率往往也不很高（1%以下）？第4页，共41页。ESDESD：ElectroStatic Discharge,即“静电放电”之意。第5页，共41页。ESDESD会导致会导致产品失效（产品不可靠）产品失效（产品不可靠）客户抱怨客户抱怨 利润降低利润降低 高返修率高返修率 第6页，共41页。对策选型原理现象现象第7页，共41页。ESDESD原理原理电荷积累电荷积累快速放电快速放电 处于不同电位的物体间静电荷出现快速转移。第8页，共41页。ESDESD原理原理 摩擦、接触、感应、传导等引起物质获得或失去电子，从而带电。当电荷积累到足够强度时，电荷将可能泄放，造成周围物质被击穿
4、，从而得到新的电平衡，称为静电放电。由于速率快，放电电阻小，往往会造成瞬时大电流，可能超过20安培。这种放电如果经过了集成电路，这么大的电流往往会对电路造成损害。或者这种放电会使到器件功能退化，到了第9页，共41页。对策选型原理现象第10页，共41页。对策所有的元器件、组件和设备在焊接、组装、调试和实际使用的全寿命过程中都有可能受到静电或ESD的破坏或损伤。所以对元器件、组件和设备要有一定的抗静电能力抗静电能力才能保证其静电安全，就像人本身要有一定的抗病毒能力样。第11页，共41页。单向 ESD器件1.反向接在电路中，反向起作用2.ESD脉冲通过时，超过VRWM的电压被短路掉 3.不能保护负的
5、ESD脉冲第12页，共41页。双向 ESD器件1.双向PESD系列一端接要保护的线路，一端接地，无论来自反向还是来自正向的ESD脉冲均被释放，更有效地保护了IC2.应用于信号既高于又低于地，即双极性的信号。如RS232、运放等第13页，共41页。对策选型原理现象第14页，共41页。基础知识基础知识NXP ESDNXP ESD选型篇选型篇NXP ESDNXP ESD应用篇应用篇第15页，共41页。参数选型ESD rating箝位电压 Cline 结电容PPP峰值脉冲功率VRWM 反向关断电压第16页，共41页。Cline：为保护器件的寄生电容，数据率越高，线路上使用的ESD保护器件的结电容要越低
6、，否则将破坏数据信号第17页，共41页。VRWM：反向关断电压，应大于或等于被保护线路的操作电压。第18页，共41页。PPP峰值脉冲功率，保护器件能吸收瞬时脉冲的能量第19页，共41页。ESD rating箝位电压，即许可通过保护器件的最大电压，应小于保护器件的最大耐压第20页，共41页。首先，根据被保护线路的信号速度来考虑，速度越高，需要选择CD越小的器件；再根据信号电压选择合适的VRWM；根据极性选择单向还是双向；最后考虑需要抗多高的静电和PPP峰值功率，并结合需要保护的管脚（线路）数量，选择单路或多路的ESD型号。l 对于多路信号需要保护，如果布线方便，可以使用多路ESD，如果布线复杂，
7、则组合使用多个，以便更接近被保护管脚。第21页，共41页。基础知识基础知识NXP ESDNXP ESD选型篇选型篇NXP ESDNXP ESD应用篇应用篇第22页，共41页。NXP ESD 优点 非常低的箝位电压；非常出色的ESD防护能力，高达30KV；完全符合IEC61000-4-2，Level 4标准和HBM MIL-Std 883，class 3认证；非常低的结电容，低至1pF；超低的漏电流，远小于1A；快速的响应时间，远小于1ns；无铅超小封装。第23页，共41页。NXP ESD保护器件分3类：基于齐纳二极管（Zener Basic）的PESD系列；轨到轨（RTRZener混合）的PR
8、TR系列 混合了EMI滤波器，缓冲器，电平转换等功能的IP系列。第24页，共41页。PESD系列 PESD系列是基于齐纳二极管的，高压脉冲通过反向导通释放掉，从而保护了IC。其按结电容大小划分为：标准（50pF），低（=50pF），很低（=20pF）,极低（=5pF）等多个档次。电路信号越高需要的结电容越小。其工作电压不可编程，只能按照固定的反向电压档来选择，只需要一个参考电压（一般是Vss）。价格便宜。通常用于保护I/O线路。第25页，共41页。极低容抗25pF用于音频，视频，IEEE1284，USB1.1，RS485等领域。第26页，共41页。标准容抗用于常规场合第27页，共41页。PRT
9、R系列PRTR系列中有成对的开关二极管，还集成了一个齐纳二极管，是“轨到轨”加上“齐纳二极管”的组合。其结电容一般10pF，用于高速通讯场合。其工作电压可以编程，需要两个参考源。一般用于正负电平的数据通讯场合。中间接被保护线路 VREF1接正参考源（一般接电源）VREF2接负参考源（一般接地）第28页，共41页。容抗5pF用于IEEE1394,USB2.0等高速通信场合第29页，共41页。IP系列IP系列是NXP为手持电子设备和消费类电子产品保护高速通讯端口而推出的，不但包含ESD保护功能，还集成了EMI滤波、电平切换、缓冲等功能。使之满足成本和电路板空间都有苛刻要求的应用，如：手机，VGA，
10、LCD TV，HDMI，USB，音频，视频，TCP/IP，STB，LVDS等。IP系列对各种应用有很强的针对性，应用方法非常简单，第30页，共41页。第31页，共41页。第32页，共41页。基础知识基础知识NXP ESDNXP ESD选型篇选型篇NXP ESDNXP ESD应用篇应用篇第33页，共41页。USB2.0的保护（PRTR5V0U4D用于双路USB）第34页，共41页。Audio线路的保护 在音频数据线路保护方面，由于音频回路的信号速率比较低，对器件电容的要求不太高，100pF左右都是可以接受的第35页，共41页。麦克风/话筒的保护第36页，共41页。SD卡的保护第37页，共41页。MMC多媒体卡的保护第38页，共41页。DVI/HDMI的保护 低电容保证了数据线的高速性和完整性，一般情况下，如果用于视频领域，因为数据的传送速度高达480Mbps以上，因为要用低电容3pF的器件。第39页，共41页。OWER！第40页，共41页。演讲完毕，谢谢观看！第41页，共41页。
