乔芯带您认识ESD保护器件
ESD保护器件是什么？
ESD静电保护元器件是为高速数据传输应用的I/O端口保护设计的器件。ESD静电保护元器件RLESD保护器件可避免电子设备中的敏感电路受到ESD的。可提供非常低的电容，与其他同类元件相比具有更优异的传输线脉冲（TLP）测试，以及IEC6100-4-2测试能力，尤其是在多采样数（高达1000）之后。该器件可比传统的聚合物SEO器件提供更低的触发电压和更低的箝拉电压，进而改善对敏感电子元件的保护。
静电保护元件(ElertroStatic Discharged Protection)简称ESD，是一种过压保护元件，是为高速数据传输应用的I/O端口保护设计的器件。RLESD保护器件是用来避免电子设备中的敏感电路受到ESD(静电放电)的影响。可提供非常低的电容，具有优异的传输线脉冲（TLP）测试，以及IEC6100-4-2测试能力，尤其是在多采样数高达1000之后，进而改善对敏感电子元件的保护。
常用的ESD保护器件主要有Diode、Resistor、P/NMOS、BJT、SCR等，因其具有雪崩击穿、雪崩与注入等特性，能够瞬间进入低阻态，故具有良好的电流泄放能力，可以作为ESD防护器件。
ESD保护器件分类
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一样。如下是几种保护器件的特征。1、对于 TVS，抗 ESD 性能不错，TVS 一般是最常见也是最常用的抗 ESD 器件。TVS 的极间电容可选择性大，小到 1pF 以下，大的到 50-100pF，所以一般在高速，电源或者是低速电路中都可以使用，高速信号中选择极间电容小的 TVS，比如 usb 信号上选择小于 1pF 的 TVS，电源和低速信号，可以选择极间电容稍大的 TVS，比如几十 pF。
2、对于压敏电阻来说，价格比 TVS 低不少，抗 ESD 性能比 TVS 差。压敏电阻 1pF 以下电容较少，所以高速信号上使用会受限，因为内部电容量成分，一般压敏电阻的 Vpeak 特性比 TVS 好一点。
3、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，电容大又会引起信号失真，电容量小 ESD 效果不佳，所以一般 MLCC 用在电源上或者是低速信号上。
4、对于 ESD 抑制器，内部电容量一般都是 1pF 以下，因为 ESD 抑制器的超低电容量，所以 ESD 抑制器的 Vave 特性比 TVS 好，Vpeak 特性比 TVS 差。
ESD静电保护器的作用
之所以称为ESD静电保护器，就是因为它的作用就是在电子产品设备受到雷击浪涌与ESD静电放电或者其他瞬态电压时，可对电路进行一个防护效果，让电子产品电路免受瞬态雷击浪涌与ESD静电的损害。ESD静电保护器基本上都是通过静电进行吸收和耗散，产生一个充电放电的过程，从而达到对电子设备进行静电保护，设备中的ESD静电阻抗器一般都不易老化损坏。ESD静电保护器工作特性与TVS管一致。
ESD保护器件原理
将ESD静电保护二极管并联于电路中，当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作，当电路出现异常过压并达到其击穿电压时，它迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在一个安全水平之内，从而保护被保护IC或线路；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。
当电压超过二极管的导通电压的时候，就导通接地放掉，正常信号一般达不到导通电压，不会达到该电压，所以不会通过地损耗，而ESD电压一般超过导通电压，会使二极管导通，ESD电压通过接地放掉，不打坏仪器内部。
ESD保护器件的主要性能参数
1、钳位电压
关键参数之一，ESD元件上的类似于稳态电压，一般在指定时间（30NS，这个概念可能很多工程师朋友不太了解）读取，其值越小使得静电脉冲对被保护器件的损伤越小。
2、漏电电流
在指定直流工作电压的作用下，ESD保护器件中流过的电流，其值越小对被保护电路影响越小。
3、电容
关键参数之一，给定电压、频率下测得。其值越小，对传输信号影响越小，对数据信号的正常传输起重要作用。但不是说这个值越小越好，大体上，在高频信号需要做ESD防护的时候，就需要1PF以下的低容值。
4、触发电压
ESD元件开始动作（导通）电压，是电压曲线的最高点。
5、最大工作电压
允许长期连续施加在ESD保护器件两端的工频电压的有效值，在此工作状态下ESD器件保持高阻态，这个电压大于等于正常工作电压即可。