ESD保护器件分类(TVS、压敏电阻、MLCC、ESD抑制器)

ESD保护器件主要有4大类,TVS二极管、压敏电阻、积层贴片电容器(MLCC)、ESD抑制器,各个器件的应用场景也不太同样。性能

以下是几种保护器件的特征。blog

下图中,放电模型是8kV、150pF/330Ω、接触放电。Vpeak和Vave(Vave指的是30-100ns之间的平均电压)越小,表明静电吸取能力越强,Vpeak和Vave和横坐标构成的图形面积越小,表明静电能力越强。class

图a,没有保护器件时,Vpeak最大到1500V,而后缓慢降低,Vave也达到400V。容器

图b,对ESD抑制器来讲,Vave可抑制在29V,由于触发电压的关系,Vpeak只能抑制在500V左右。im

图c,100nF的MLCC可能Vpeak抑制在23V左右,但由于电容内部注入过多的ESD电荷,几百纳秒后又发生大的电压峰值。总结

图d,TVS二极管的Vpeak和Vave都比较低。margin

图e,压敏电阻和TVS二极管差很少,Vpeak和Vave都比较低,静电吸取能力强,由于压敏电阻内部带有电容量成分,在Vpeak抑制上比TVS更有力。img

下图,带有100pF电容量的压敏电阻和100pF的MLCC,压敏电阻的ESD性能比MLCC好得多,压敏电阻除了电容的做用外,还有自己压敏电阻的做用。注入

 总结:co

一、对于MLCC,MLCC主要是靠电容量冲入ESD放电电流,电容量越大,ESD性能越好;高速信号中,电容大又会引发信号失真,电容量小ESD效果不佳,因此通常MLCC用在电源上或者是低速信号上。

二、对于TVS,抗ESD性能不错,TVS通常是最多见也是最经常使用的抗ESD器件。TVS的极间电容可选择性大,小到1pF如下,大的到50-100pF,因此通常在高速,电源或者是低速电路中均可以使用,高速信号中选择极间电容小的TVS,好比USB信号上选择小于1pF的TVS,电源和低速信号,能够选择极间电容稍大的TVS,好比几十pF。

三、对于ESD抑制器,内部电容量通常都是1pF如下,由于ESD抑制器的超低电容量,因此ESD抑制器的Vave特性比TVS好,Vpeak特性比TVS差。

四、对于压敏电阻来讲,价格比TVS低很多,抗ESD性能比TVS差。压敏电阻1pF如下电容较少,因此高速信号上使用会受限,由于内部电容量成分,通常压敏电阻的Vpeak特性比TVS好一点。