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ESD静电防护设计与TVS管应用.docx
资料介绍
ESD静电防护设计与TVS管应用
静电是电子器件的"隐形杀手"
摸一下接口，电路板就死机了；冬天插拔一下U盘，芯片就坏了。这些看着"玄乎"的故障，十有八九是静电放电（ESD）惹的祸。ESD电压可以高达几千甚至上万伏，虽然时间极短，但能量足以击穿敏感的CMOS芯片、干扰运行中的电路。做好ESD防护，是电子设计不可回避的一环。这篇文章讲清ESD的危害机理、防护器件和设计方法。
ESD的危害机理
静电是电荷积累后突然放电的过程。人体活动、设备摩擦都能产生静电，静电积累到一定电压，一旦碰到电子设备接口，就会瞬间放电。
ESD的危害有几种表现：
1. 硬损伤：高压直接击穿芯片的栅氧化层或PN结，器件当场失效。CMOS芯片输入阻抗极高，栅极最怕静电。
2. 潜在损伤：器件没当场坏，但内部已经部分损伤，参数漂移、寿命缩短，用着用着突然坏掉。这种最坑，难排查。
3. 干扰故障：ESD脉冲让电路误动作、死机或数据出错，但不损坏器件，复位后又能用。
常用的ESD防护器件
ESD防护的核心是给瞬态高压一个低阻抗的泄放通路，把能量引导到地，同时钳住接口电压。常用器件有几种。
TVS瞬态抑制二极管
TVS管是ESD防护的主力。它在正常工作电压下高阻抗，一旦电压超过击穿电压就瞬间导通，把电压钳位到安全范围，响应速度快（纳秒级），能吸收ESD能量。选TVS要看：工作电压要高于信号最高电平（别把正常信号钳了）、钳位电压要低于芯片耐压、峰值脉冲功率要够。比如USB口常用5V的TVS。
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