几种ESD器件的特性及选型原则

ESD保护器件选型建议ESD保护器件的分类ESD保护元件应该保持在不动作状态，同时不会对电子系统的功能造成任何影响，这可以通过维持低电流以及足以在特定数据传输速率下维持数据完整性的低电容值来达成。

而在ESD 应力冲击或者说大电流冲击条件下，ESD 保护元件的第一个要求就是必须能够正常工作，要有够低的电阻以便能够限制受保护点的电压；其次，必须能够快速动作，这样才能使上升时间低于纳秒的ESD 冲击上升时间。

众所周知，对于电子系统而言，它必须能够在IEC 61000-4-2 标准测试条件下存续。

ESD器件一般有以下几种：1、以硅技术为代表的过ESD器件,如瞬态电压抑制器TVS管2、以陶瓷技术为代表的ESD器件，如多层压敏电阻MLV, 金属氧化物压敏电阻MOV等3、以聚合物技术为代表的ESD器件在这几种保护元件中，压敏电阻在低电压时，呈现出高电阻，其中的每个小型二极管两端的电压都相当低，同时电流也相当小；而在较高电压时，其中的独立二极管开始导通，同时压敏电阻的电阻会下降。

从表1 中我们也可以看出压敏电阻为双向保护元件。

压敏电阻采用的是物理吸收原理，每经过一次ESD 事件，材料就会受到一定的物理损伤，形成无法恢复的漏电通道；而且，要达到更好的吸收效果，就要使用更多的材料，使其体积增加，进而限制了在今天小型化产品当中的应用。

而对于带导电粒子的聚合物而言，在正常电压下，这些材料拥有相当高的电阻，但当发生ESD 冲击时，导电粒子间的小间隙会成为突波音隙阵列，从而形成低电阻路径。

瞬态电压抑制器(TVS)则为采用标准与齐纳二极管特性设计的硅芯片元件。

TVS元件主要针对能够以低动态电阻承载大电流的要求进行优化，由于TVS 元件通常采用集成电路(IC)方式生产，因此我们可以看到各种各样的单向、双向及以阵列方式排列的单芯片产品。

压敏电阻介绍压敏电阻器简称VSR，是一种对电压敏感的非线性过电压保护半导体元件。

普通电阻器遵守欧姆定律，而压敏电阻器的电压与电流则呈特殊的非线性关系。

ESD二极管选择参数引言静电放电（Electrostatic Discharge，简称ESD）是指由于静电的积累而导致的突发放电现象。

ESD事件可以对电子设备和元器件造成严重的损害，例如引起功能失效、数据丢失或器件完全损坏。

为了保护电子设备免受ESD的影响，常常需要在电路中使用ESD保护元件，其中ESD二极管是一种常用的解决方案。

本文将从ESD二极管的基本原理、选择参数以及应用注意事项等方面进行详细介绍，以帮助读者了解如何正确选择和使用ESD二极管。

ESD二极管的基本原理ESD二极管（ESD Diode）是一种可控的击穿二极管，也称作防护二极管（Protection Diode）。

ESD二极管通常由静电击穿电压比较低的反向击穿结构构成，用于提供对静电放电的保护。

ESD二极管通常由硅材料制成，具有快速响应时间、低电压降和高电流负载能力等特点。

当外部静电放电事件发生时，ESD二极管会迅速响应并将电流导向地或电源，有效保护被保护器件。

ESD二极管的选择参数选择适合的ESD二极管参数对于正确实现ESD保护至关重要。

下面是一些常见的ESD二极管的选择参数说明：1. 反向击穿电压（Vr）反向击穿电压是指ESD二极管在反向工作电压下发生击穿的电压，也是表征ESD二极管耐受静电放电能力的重要指标。

根据设计需求，选择一个适当的反向击穿电压是非常重要的。

一般来说，反向击穿电压应大于预期的最高工作电压。

2. 响应时间（tR）ESD二极管的响应时间是指从外部静电放电事件开始到ESD二极管完全响应并进入低阻态的时间。

响应时间越短，ESD二极管对静电放电的保护效果越好。

选择具有快速响应时间的ESD二极管可以提供更好的ESD保护。

3. 最大浪涌能量最大浪涌能量是指在一定时间内ESD二极管能够吸收的能量。

选择具有更高最大浪涌能量的ESD二极管可以提供更好的ESD保护能力。

4. 最大工作电流最大工作电流是指ESD二极管在正向工作电流模式下能够持续工作的最大电流。

用于ESD保护的几种器件这篇文章将根据《ESD in Silicon Integrated Circuits –second edition》Ajith Am erasekera, Charvaka Duvvury 第四章“physics and operation of ESD prot ection circuit elements”整理出来。

因为加入了个人的理解，有可能误解了原作者的意思， 所以想正确理解文中内容请参考原文!![正文]控制在ESD情形下的大电流，基本的原则就是启动半导体器件。

这些重要的器件包括，PN diode、nMOS、pMOS、bipolar transistor、resistor 、SCR等，当然这些结构可能会以寄生的形式出现。

电阻对于n-well电阻(1)Jn:电流密度,&: 电导率,n、p:杂质密度, q:电子电荷,Un,Up:迁移率, E:电场因为此时空穴引起的电流可以忽略不计，因此才得到如此等式关系。

载流子运动方程：,在稳定情况下，即左边第一项为零得出等式为：,m:有效质量，V x：漂移速度，τ：平均自由时间又即载子迁移率与平均自由时间和有效质量有关, 所以此时等式(1)可写为 Jn=nq V d当E=10^4 V/cm时，V d将到达饱和，值约为10^7cm/s，饱和电流密度Jsat将不随着电场发生变化。

这种特征没有出现在低掺杂<10^14/cm3或重掺杂大约10^2 0/cm3的情况下。

(杂质浓度过高会形成杂质能带，影响禁带宽度)当电压加大远高饱和区域时，最终达到碰撞电离(impact ionization)阈值，空穴产生，空穴电流不再忽略不计而且影响到整体电流，此时电压将会下降，从而出现负阻或snapback特征。

温度升高，半导体载流子分布进入本征激发区域，一旦价带电子被激发到导带，价带便产生空穴，空穴电流将影响到整体电流。

碰撞电离过程是载子获得足够能量，通过碰撞产生电子-空穴对,产生机制与俄歇复合类似。

干货：ESD静电保护二极管选型方法和技巧（图文并茂）一、ESD静电二极管工作原理ESD（Electrostatic Discharge Protection Devices），静电保护元器件，又称瞬态电压抑制二极管阵列（TVS Array），是由多个TVS 晶粒或二极管采用不同的布局设计成具有特定功能的多路或单路ESD 保护器件，主要应用于各类通信接口静电保护，比如USB、HDMI、RS485、RS232、VGA、RJ11、RJ45、BNC、SIM、SD等接口中。

专业保护器件供应商东沃电子ESD静电保护器件，封装形式多样，从单路的SOD-323到多路的SOT-23、SOT-143、SOT23-6L、SOIC-8、QFN-10等。

电路设计工程师可以根据电路板布局及接口类型选择不同封装形式的ESD静电保护二极管。

目前东沃电子（DOWOSEMI）供应的ESD静电保护二极管产品主要分为：· 单通道ESD和EOS保护器件· 低电容ESD静电二极管· 标准电容ESD静电二极管· 低压ESD静电二极管· 高功率ESD静电二极管二、ESD静电二极管特性· 低电容，最低可达到零点几皮法；· 快速响应时间：通常小于1.0PS；· 体积小，小型化器件，节约PCB空间；· 工作电压可以根据IC的工作电压设计，比如：2.8V、3.3V、5V、12V、15V等等；· 灵活度高，可以根据应用需求设计电容、封装形式、浪涌承受能力等参数；· 封装形式多样化，目前东沃电子拥有的ESD封装有：QFN-0201、SOD-882、DFN1006-3L、SOT-523、SOD-523、QFN-10、SOD-123S、SOD-323、SOT-23、SOT-143、SOT-363、SOT23-6L、SOIC-8、SOIC-16 等；三、ESD静电二极管选型指南1）ESD静电二极管的截止电压要大于电路中最高工作电压；2）脉冲峰值电流IPP 和最大箝位电压VC 的选择，要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择合适IPP的型号，需要注意的是，此时的VC 应小于被保护晶片所能耐受的最大峰值电压；3）用于信号传输电路保护时，一定要注意所传输信号的频率或传输速率，当信号频率或传输速率较高时，应选用低电容系列的ESD静电二极管；4）根据电路设计布局及被保护线路数选择合适的封装。

ESD器件ESD器件概述ESD保护元件的作用是转移来自敏感元件的ESD应力，使电流流过保护元件而非敏感元件，同时维持敏感元件上的低电压；ESD保护元件还应具有低泄漏和低电容特性，不会降低电路功能；不会对高速信号造成损害，在多重应力作用下保护元件的功能不会下降。

瞬态电压抑制器(TVS)、压敏电阻和聚合物是近几年发展起来的几种专用ESD保护元件。

其中前两种元件均采用电压钳位的方式进行保护，采用带导电粒子的聚合物则是采用消弧(crowbar)保护策略。

压敏电阻和聚合物支持双向保护，但TVS可支持单向或双向保护。

传统的压敏电阻虽然在成本上具有一定优势，但它存在的一个最大问题是体积太大，无法满足手持设备的封装要求。

事实上，与压敏电阻相比，基于硅材料的TVS和聚合物材料ESD具有更好的钳制性能、更低的泄漏和更长的使用寿命。

高分子聚合物和TVS在多重应力下仍然可保持强大的性能，而压敏电阻则会随着使用次数的增多性能下降。

TVS技术利用的是半导体的钳位原理，在经受瞬时高压时，会立即将能量释放出去，而压敏电阻采用的是物理吸收原理，因此每经过一次ESD事件，材料就会受到一定的物理损伤，形成无法恢复的漏电通道。

“TVS技术的原理就好像传统的打太极，可以轻松释放掉能量而不是直接与之对抗”。

这样做的好处是器件不会受到损害，基本上没有寿命限制。

从现场展示的TVS与压敏电阻的钳制电压曲线来看，TVS器件可以在极短时间内将输入的大电压钳制到5至6伏的水平，而压敏电阻的曲线则下降得非常缓慢，并且无法达到TVS 器件的效果。

这表明TVS器件在响应时间和钳制性能方面均优于压敏电阻。

几种ESD器件的比较1、普通二极管，只能起到箝制电压的作用，不能响应高达几百兆频率的ESD脉冲。

2、压敏电阻/热敏电阻/PTC，压敏电阻抗一次ESD脉冲后特性就会改变，而ESD 保护器件抗几万次也不会改变特性。

3、压敏电阻能承受更大的浪涌电流，而且其体积越大所能承受的浪涌电流越大，最大可达几十kA到上百kA；但压敏电阻的非线性特性较差，大电流时限制电压较高，低电压时漏电流较大。

esd 器件选型方法我们需要明确什么是esd器件。

ESD（Electrostatic Discharge）中文译为静电放电，是指在电子器件中由于静电积累而引起的瞬时放电现象。

ESD器件是用于保护电子设备免受静电放电的损害，它能够吸收和分散静电放电的能量，从而保护电路不受损坏。

选择合适的esd器件对于保护电子设备的可靠性和稳定性至关重要。

在进行esd器件选型时，我们需要考虑以下几个方面：1. 电路需求：首先，我们需要明确电路的特点和需求。

例如，工作电压范围、工作电流、工作温度等。

这些参数将直接影响我们对esd器件的选择。

2. 处理能力：esd器件的处理能力是指其能够吸收和分散静电放电能量的能力。

一般来说，处理能力越大，器件对静电放电的保护效果越好。

因此，在选型时，我们需要根据实际需求选择合适的处理能力。

3. 响应速度：esd器件的响应速度是指其在面对静电放电时的反应速度。

响应速度越快，器件对静电放电的保护效果越好。

在选型时，我们需要根据实际需求选择响应速度适当的器件。

4. 封装类型：esd器件的封装类型也是需要考虑的因素之一。

常见的封装类型有SOT、SOT23、SOT323、SOT523等。

不同的封装类型适用于不同的应用场景。

在选型时，我们需要根据实际需求选择合适的封装类型。

5. 供应商可靠性：esd器件的供应商可靠性也是我们需要考虑的因素之一。

选择有信誉和口碑的供应商可以确保我们获得质量可靠的esd器件。

选择合适的esd器件需要综合考虑电路需求、处理能力、响应速度、封装类型以及供应商可靠性等因素。

只有在全面考虑这些因素的基础上，我们才能选择到最适合我们应用场景的esd器件，从而保护电子设备的可靠性和稳定性。

TVS、ESD管特性参数及选型TVS、ESD管特性参数及选型TVS二极管是专门设计用于吸收ESD能量并且保护系统免遭 ESD损害的固态元件。

如果应用得当，TVS二极管将限制跨在被保护器件上的电压刚好高过额定工作电压，但是却远低于破坏阈值电压。

T VS 相关参数处理瞬时脉冲对器件损害的最好办法是将瞬时电流从敏感器件引开。

TVS 二极管在线路板上与被保护线路并联，当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TVS 二极管便发生雪崩，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，其结果是瞬时电流通过二极管被引开，避开被保护器件，并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。

当瞬时脉冲结束以后，TVS 二极管自动回复高阻状态，整个回路进入正常电压。

许多器件在承受多次冲击后，其参数及性能会发生退化，而只要工作在限定范围内，二极管将不会发生损坏或退化。

在选择TVS 二极管时，必须注意以下几个参数的选择：1. 最小击穿电压 VBR（M INIM UM BRE AKDOWN VOLT AGE）和击穿电流IR：VBR是TVS最小的击穿电压，在 25℃时，低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。

当TVS流过规定的1mA 电流(IR)时，加于TVS 两极的电压为其最小击穿电压VBR。

按TVS的VBR与标准值的离散程度，可把 VBR分为5%和10%两种。

对于5%的VBR来说，VWM=0.85VBR；对于10%的VBR来说，VWM=0.81VBR。

为了满足IEC61000-4-2 国际标准，TVS二极管必须达到可以处理最小8kV(接触放电)和 15kV(空气放电)的ESD冲击，有的半导体生产厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。

对于某些有特殊要求的便携设备应用，设计者可以按需要挑选器件。

2. 最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM（RAT E D ST AND-OFF VOLT AGE）：VWM这是二极管在正常状态时可承受的电压，此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压，否则二极管会不断截止回路电压；但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近，这样才不会在 TVS 工作以前使整个回路面对过压威胁。

几种ESD器件的特性及选型原则ESD（Electrostatic Discharge）器件是一类用于保护电子设备免受静电放电（ESD）所引起的瞬态电压损害的设备。

在电子设备中，静电放电可能会导致电路故障、芯片损坏甚至整个系统的瘫痪，因此使用ESD器件来保护电子设备非常重要。

本文将介绍几种常见的ESD器件的特性及选型原则。

1. ESD二极管（ESD Diode）ESD二极管是一种常见的ESD保护器件，其特点是具有良好的ESD耐受能力和低电压保护阈值。

选择ESD二极管时，需要考虑以下几个方面：-阈值电压：ESD二极管在保护时会产生导通电压，选择时需要确保其阈值电压低于保护的系统工作电压。

-规格：根据被保护器件的功耗和工作电压，选择适当的二极管规格。

-快速响应时间：ESD二极管需要具备快速响应速度以保护被保护器件免受瞬态电压冲击。

-低电流泄漏：选择具有低电流泄漏的ESD二极管，以确保长时间使用时不影响系统性能。

2. ESD引线积层器件（ESD Suppressor）ESD引线积层器件是一种用于保护集成电路引脚免受静电放电的器件。

其特点如下：-高响应速度：ESD引线积层器件需要具备快速响应时间，以迅速疏散和吸收ESD电流。

-低引脚电容：选择低引脚电容的ESD引线积层器件可减少对信号传输的干扰。

-高ESD耐受能力：确保所选ESD引线积层器件的ESD耐受能力高于所保护系统的工作环境。

3. ESD防护网络（ESD Protection Network）ESD防护网络是由多个器件组成的网络，用于对整个电子设备或电路板提供全面的ESD保护。

在选择ESD防护网络时，需要考虑以下几个因素：-多级保护：选择具有多级保护的ESD防护网络，以提供更强的ESD保护性能。

-电路布局：根据整个电路板的布局和器件的连接方式，选择适合的ESD防护网络。

-抑制能力：确保所选ESD防护网络的ESD抑制能力符合所保护系统的工作环境。

4. ESD晶体管（ESD Transistor）ESD晶体管是一种具有高ESD耐受能力的晶体管，用于保护芯片的输入和输出端口。

esd电阻范围摘要：1.ESD电阻的定义和作用2.ESD电阻的分类3.ESD电阻的选择原则4.ESD电阻的应用领域5.总结正文：在我们生活的数字化时代，静电放电（ESD）成为一个不容忽视的问题。

ESD电阻作为一种电子元器件，具有保护电子设备免受静电放电损害的作用。

本文将介绍ESD电阻的范围、分类、选择原则以及应用领域。

一、ESD电阻的定义和作用ESD电阻，又称静电保护电阻，是一种具有高电阻值、低容抗的电子元器件。

其主要作用是在静电放电过程中，限制电流的大小，降低电压，从而保护电子设备免受损害。

二、ESD电阻的分类根据电阻材质，ESD电阻可分为陶瓷电阻、金属膜电阻、碳膜电阻等。

此外，根据电阻功率，可分为小功率电阻和大功率电阻。

不同类型的ESD电阻具有不同的性能和适用范围，需根据实际需求选择。

三、ESD电阻的选择原则1.电阻值：根据被保护设备的耐压值和允许的电流大小，选择合适的电阻值。

2.电阻材质：根据应用环境和工作温度，选择具有良好稳定性、耐热性和抗腐蚀性的电阻材质。

3.功率：确保ESD电阻的功率大于预期最大静电放电电流的峰值电流。

4.封装形式：根据实际应用场景和安装空间，选择合适的封装形式。

四、ESD电阻的应用领域ESD电阻广泛应用于电子产品、通信设备、家电、汽车电子等领域。

在这些领域中，ESD电阻发挥着保护电子设备免受静电放电损害的重要作用。

五、总结ESD电阻作为一种重要的电子元器件，在防止静电放电对电子设备的损害方面具有重要价值。

在实际应用中，根据需求选择合适的ESD电阻，能有效保护设备，延长使用寿命。

ESD 保护器件特性及应用
概述
ESD 脉冲、电源瞬变、浪涌等现象是损坏芯片的主要原因。

NXP 提供
一个新系列的ESD 保护二极管, 非常适用于对抗ESD 及其他电压突变脉冲。

这些器件最多可以保护18 个数据通道，最大可抵抗30kV 的尖峰脉冲. 其引
脚容抗仅为10pF，非常适合保护高速或高频（可达200MHz 以上）数据线，
由于他们的小体积及非常小的漏电流，他们非常适用于一些对空间及功耗要
求严格的场合，如电池供电及手持设备。

PSED3V3L2UM 及PESD5V0L2UM 为市场中最先推出的无引脚封装的ESD 保护器件, 超小的SOT883 封装, 支持15kV 的保护级别, 1.0mm x 0.6mm x 0.5mm 体积使其支持更高的保护级别, 体积相比SOT23 缩小了90%.。