北京贴片ESD保护元件测试

时间:2023年03月26日 来源:

电阻衰减网络可以采用图2中(b)的n形结构,也可以采用T型结构。多阶LC高通滤波器可以获得较好的滤波矩形系数,当滤波器截止频率高于ESD脉冲主能量成分的频率,可以把绝人部分ESD能量滤除,因此在较高频率的高频端口使用LC高通滤波器,可以获得很好的SD防护效果。电阻衰减网络和品通滤波器属于线性无源网络,不存在响应速度的问题,根据高频电路阻抗特征进行优良的四配设计也有利于改善高频接口的驻波性能。为了提高ESD防护效果,ESD防护电路应尽可能靠近高频端口,而被保护器件应尽量远离端口,同时应尽可能地减小并联保护网络的串联寄生电感,如图2(a)中的L1和L2,大的寄生电感将抗拒ESD脉冲电流的快速变化,使ESD电流大部分流入被防护器件。单级防护电路的防护效果不能满足要求时,可以采用防护二极管、滤波器、衰减器等多级级联的防护结构。在选用TVS、开关二极管和R/L/C元件设计ESD防护电路时,要注意选用的元件、特别是R/L/C元件的能量承受能力要足够强,不被ESD脉冲损坏,提高防护电路的可靠性。ESD静电保护元件一般为硅基材料器件,相应速度可做到ps级。北京贴片ESD保护元件测试

常见的ESD静电放电模式有四种,分别是人体放电模型、机器放电模型、带电器件模型、感应放电模型:1.HBM,人体放电模型,即带电人体对器件放电,导致器件损坏。放电途径为:人体——器件——地。2.MM,机器模型,即带电设备对器件放电,导致器件损坏。放电途径为:机器——器件——地。3.CDM,带电器件模型,即带电器件直接对敌放电。放电途径为:器件——地。4.FICDM,感应放电模型,即器件感应带电后放电。途经:电场——器件带电——地。北京贴片ESD保护元件测试ESD静电放电机器模型MM的典型**如带电绝缘的机器人手臂、车辆、绝缘导体等。

静电是物体表面过剩或不足的静止电荷,是通过电子或离子的转移而形成的。一般固体静电电压可以达到20万伏以上,液体静电电压可以达到数万伏以上,人体静电电压可以达到1万伏以上。一般工业生产中,静电具有高电位、低电量、小电流和作用时间短的特点,设备或人体上的静电位比较高可达数万伏以至数千万伏。静电较之流电受环境条件,特别是湿度的影响比较大;静电测量时复现性差、瞬态现象多。测量静电是为静电防护工程设计和改善产品自身抗静电性能设计,提供数据和依据。

在ESD设计中,Diode是一种常见的器件。图2为Diode的一种典型应用情况,在VDD相对于VSS发生PositiveESDPulse时,Diode发生雪崩击穿并释放ESD电流,从而保护内部电路不受ESD影响。但由于二极管完全通过雪崩击穿释放ESD电流,在大电流下器件的功耗很大,因此这种模式下二极管的抗ESD能力往往很低,器件的微分电阻也较大;而在VDD相对于VSS发生NegativeESDPulse时,该Diode为正偏并释放ESD电流,由于二极管的正向导通电压很小,此模式下器件的功耗很小,因此其抗ESD能力非常强。由于Diode在正偏和反偏两种状态下的ESD能力差别非常大,因此目前在使用二极管作ESD保护器件时往往会采用非常大的器件面积提升二极管反偏状态下的ESD能力,如此一来,缺点是非常明显的,它增大了ESD器件的面积占用,更为严重的是,对于高频引脚而言,此方式会带来较大的寄生电容,使引脚的频率特性变差。硅基ESD保护器件的结电容与其工作电压成反比关系。

防护管一般和被保护电路并联。防护管的串联寄生电感会阻止ESD脉冲泻放到地,降低ESD防护能力。防护管的结电容产生的容抗和被保护电路I/0端口的特征阻抗并联,当防护管的结电容较大时,在高频下的容抗较小,会严重改变接口的的阻抗特性和频谱特性。防护器件的结电容是影响信号质量的主要因素,在高频接口要求防护器件的结电容要尽量小。现在各种电浪涌防护管的结电容要做到很小(小于2pF)还有较大难度,因此现有的防护器件直接用于GHz和Gbps以上的高频接口的ESD防护将对信号质量产生不可容忍的影响。防护器件要具有双极性(双向)防护功能,其响应时间小于ns级时,对ESD脉冲才具有较好的防护效果,响应速度越快其防护效果越好。防护管的箱位电压(或导通电压)低于高频信号峰值电平时也会对高频信号产生限幅效应,箝位电压过高则ESD防护效果差,这增加了较高峰值能量的高频接口的ESD防护电路设计的难度。电阻不单独用于芯片的静电保护,它往往用于辅助的静电保护,如芯片***级保护和第二级保护之间的限流电阻。北京贴片ESD保护元件测试

单位面积的ESD防护能力大致如下:SCR>MOS>Diode(反向击穿)。北京贴片ESD保护元件测试

常见人体带电过程如下:(1)人从椅子上站起来,或擦拭墙壁等过程(**初的电荷分离发生在衣物或其他相关物体外表面,然后,人体由感应带电。(2)人在高电阻率材料制成的地毯等绝缘地板上走动(**初的电荷分离发生在鞋和地板之间,然后,对于导电性鞋,人体由电荷传递而带电;对于绝缘鞋,人体是因感应而带电)。(3)脱下外衣时的静电。这是发生在外层衣物与内层衣物之间的接触起电,人体则经过电荷传递或感应而带电。(4)液体或粉体从人拿着的容器内倒出(该液体或粉体把一种极性的电荷带走,将等量异性的电荷留在人体上。(5)与带电材料接触。如对高度带电粉体取样时的带电。当存在连续起电过程时,由于电荷泄漏和放电,使得人体比较高电位被限制在约50kV以下。北京贴片ESD保护元件测试

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