安森美半导体ESD解决方案满足今天与未来电路的保护需求

    今天，无处不在的静电和人们日常生活离不开的各种电子设备成为了一对难以解决的矛盾，尤其是当手持电子设备的轻薄小巧且产品特性及功能不断增加时，它们的输入/输出端口也随之增多，导致静电放电（ESD）进入系统并干扰或损坏集成电路（IC），因此如何进行有效的ESD保护已成为电子设备制造商面对的重要课题。

    安森美半导体提供从“插口到插袋^TM”的完整解决方案，包括电源转换、控制和保护方案。在ESD保护领域，安森美半导体亚太区标准产品部市场营销副总裁麦满权说该公司以超小封装领先业界，且性能优异，符合各种规范及标准，又可靠质优，具备更长的使用寿命。该公司并不断研发，开发了许多先进的工艺技术，进一步巩固了其在该领域的优势地位。

ESD问题无处不在

    ESD经常发生，影响到所有手持设备。必须对IC加以保护，因为其中大多数无法承受高于2 kV的ESD。安森美半导体的ESD保护器件以最快的响应时间和最低的钳位电压钳制IEC 61000-4-2 ESD抑制标准的8千伏(kV)脉冲。

    以往，由于电子设备的体积没有那么小，所使用的IC器件也比现在要大很多，所以ESD似乎还不是一个问题。因为器件越大电容也越大，它们可以容纳每伏(V)更多的电荷，因此与较小的器件相比，对ESD的敏感性更低。而当电子设备的体积越来越小，功能越来越多，电路越来越精密，使用的半导体工艺到了亚微米以下的时候，IC设计对ESD更加敏感，就更容易受到ESD的损坏，ESD也就成了一个设计的挑战。设计人员须使IC尽可能提供最有效的ESD保护，而又要为额外的保护元件减少电路板空间。

    电子电路的输入/输出连接器为ESD的进入提供了路径。以手机为例，音量键、语音键、智能键、充电器插口、配件连接端口、扬声器、键区、扩音器、SIM卡、电池接头等都可能成为ESD的进入点，使之轻松达到电路及电压敏感型元件。

    当进入的ESD电压足够高时，就会在IC器件的电介质上产生电弧，在门氧化物层烧出显微镜可见的孔洞，造成器件的永久损坏。

ESD保护与CMOS芯片的分离

    人们曾经尝试将ESD保护与CMOS芯片集成在一起，这样的方法不是不可以。但是随着半导体工艺向65 nm以下的转移，原来在1.5 μm工艺的芯片面积上只占几十分之一（获得2 kV ESD保护）的ESD保护的面积已经无法容纳于现在只有几个纳米的芯片之中了。在65 nm工艺下，ESD保护的面积甚至超出了整个芯片的面积。相反，工艺越来越精细，对需要ESD保护的要求就越高。因此，有效的ESD保护已不能完全集成到CMOS芯片当中了。

    此外，对电子设备来说，外部保护器件可以更有效地防止ESD轻松进入电路及电压敏感型元件。强制性ESD抑制标准IEC61000-4-2要求，保护器件应放置在连接器或端口处，以便在ESD进入电路板之前有效抑制ESD事件的发生。

TVS与压敏电阻的比较

    传统上，电子设备厂商是使用压敏电阻来进行ESD保护，但是它存在体积大、性能不好的缺点。在封装方面，安森美半导体的超微型ESD器件与0402多层压敏电阻相比，SOD-923 TVS的建议焊接面积为0.54 mm²，SOD-723 TVS为0.7 mm²，而0402压敏电阻为0.9 mm²。在截面高度上，SOD-923 TVS为0.4 mm，SOD-723 TVS为0.5 mm，0402压敏电阻则为0.9 mm。

    更重要的是，TVS与压敏电阻的性能不可同日而语。安森美半导体的ESD器件具有更好的钳制性能、更低的泄漏和更长的使用寿命。

    利用高频测试电路板提供ESD接触放电脉冲电流和ESD枪测试ESD保护器件的性能，可以在示波器上看到如图1所示的真实的钳制电压曲线。TVS器件可以立即将进入的电压压到很低的水平，从8 kV静电很快钳制到5-6 V水平；但压敏电阻的曲线则下降得很缓慢，而且无法降到很低的水平。该曲线表明，TVS器件的恢复时间非常短，经过TVS器件泄漏到后面电路的能量也非常少。对便携式设备来说，进入的能量越少越好。