ESD器件防護工作原理

2022-05-05 19:12:02 字數 1303 閱讀 2810

tvs管有單向和雙向兩種,單向tvs管的特性與穩壓二極體相似,雙向tvs管的特性相當於兩個穩壓二極體反向串聯,其i-v曲線特性圖見圖1,圖中效能引數註解:

1 反向斷態電壓(截止電壓) vrwm與反向漏電流ir:反向斷態電壓(截止電壓)vrwm表示tvs管不導通的最高電壓,在這個電壓下只有很小的反向漏電流ir。

2 擊穿電壓vbr:tvs管通過規定的測試電流it時的電壓,這是表示tvs管導通的標誌電壓。

3 脈衝峰值電流ipp:tvs管允許通過的10/1000μs波的最大峰值電流(8/20μs波的峰值電流約為其5倍左右,8/20μs是定義ipp脈衝波電流,請參考下圖2),超過這個電流值就可能造成永久性損壞。在同乙個系列中,擊穿電壓越高的管子允許通過的峰值電流越小。

4 最大箝位電壓vc:tvs管流過脈衝峰值電流ipp時兩端所呈現的電壓。

5 正嚮導通電壓vf:tvs通過正嚮導通電流if的壓降。

除上述效能引數外,tvs管還有乙個關鍵引數:p-n結電容cj。

圖1 tvs管i-v曲線特性圖

圖2 圖4 1090074 的電氣特性

三、 壓敏電阻(mlv/mov)

多層壓敏電阻(mlv)及金屬氧化物壓敏電阻(mov)利用zno等壓敏陶瓷材料的壓敏特性,實現了對靜電的防護,壓敏電阻器的電阻體材料是半導體,當施加於壓敏電阻器兩端電壓小於其壓敏電壓,壓敏電阻器相當於10mω以上絕緣電阻;當在壓敏電阻器兩端施加大於壓敏電壓的過電壓時,壓敏電阻器的電阻急劇下降呈現低阻態,從而把電荷快速導走,有效地保護了電路中的其它元器件不致過壓而損壞。壓敏電阻採用的是物理吸收原理,因此每經過一次esd事件,材料就會受到一定的物理損傷,形成無法恢復的漏電通道,會隨著使用次數的增多效能下降,存在壽命限制問題。

壓敏電阻支援雙向保護,它的伏安特性是完全對稱的,見圖5,vw:正常工作電壓(working voltage)。il:

最大vw工作條件下的漏電電流(leakage current)。壓敏電阻的失效模式主要是短路,但當通過的過電流太大時,也可能造成閥片被炸裂而開路。

圖5 zno等壓敏陶瓷材料的壓敏電阻i-v曲線特性圖

四、 tvs管和壓敏電阻應用場合

通過對tvs管和壓敏電阻的效能對比,根據各自的優點,適合應用場合列下:

1、 與壓敏電阻比較,tvs管具有響應時間快、鉗位電壓偏差小、結電容小、反向漏電流小和無壽命限制等優點,因而較適合於訊號質量要求高、線漏電要求小等介面的esd防護,比如高速資料訊號傳輸線、時鐘線等。

2、 與tvs管比較,壓敏電阻的擊穿電壓vbr和箝位電壓vc都相對高,通流能力相對強,具有更強的浪湧脈衝吸收能力,因而較適合於電源介面的esd或浪湧防護。

3、 對於兩者都適合的場合,考慮**因素,選用壓敏電阻。

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