安森美半導體ESD解決方案滿足今天與未來電路的保護需求

    今天，無處不在的靜電和人們日常生活離不開的各種電子設備成為了一對難以解決的矛盾，尤其是當手持電子設備的輕薄小巧且產品特性及功能不斷增加時，它們的輸入/輸出端口也隨之增多，導致靜電放電（ESD）進入系統并干擾或損壞集成電路（IC），因此如何進行有效的ESD保護已成為電子設備制造商面對的重要課題。

    安森美半導體提供從“插口到插袋^TM”的完整解決方案，包括電源轉換、控制和保護方案。在ESD保護領域，安森美半導體亞太區標準產品部市場營銷副總裁麥滿權說該公司以超小封裝領先業界，且性能優異，符合各種規范及標準，又可靠質優，具備更長的使用壽命。該公司并不斷研發，開發了許多先進的工藝技術，進一步鞏固了其在該領域的優勢地位。

ESD問題無處不在

    ESD經常發生，影響到所有手持設備。必須對IC加以保護，因為其中大多數無法承受高于2 kV的ESD。安森美半導體的ESD保護器件以最快的響應時間和最低的鉗位電壓鉗制IEC 61000-4-2 ESD抑制標準的8千伏(kV)脈沖。

    以往，由于電子設備的體積沒有那么小，所使用的IC器件也比現在要大很多，所以ESD似乎還不是一個問題。因為器件越大電容也越大，它們可以容納每伏(V)更多的電荷，因此與較小的器件相比，對ESD的敏感性更低。而當電子設備的體積越來越小，功能越來越多，電路越來越精密，使用的半導體工藝到了亞微米以下的時候，IC設計對ESD更加敏感，就更容易受到ESD的損壞，ESD也就成了一個設計的挑戰。設計人員須使IC盡可能提供最有效的ESD保護，而又要為額外的保護元件減少電路板空間。

    電子電路的輸入/輸出連接器為ESD的進入提供了路徑。以手機為例，音量鍵、語音鍵、智能鍵、充電器插口、配件連接端口、揚聲器、鍵區、擴音器、SIM卡、電池接頭等都可能成為ESD的進入點，使之輕松達到電路及電壓敏感型元件。

    當進入的ESD電壓足夠高時，就會在IC器件的電介質上產生電弧，在門氧化物層燒出顯微鏡可見的孔洞，造成器件的永久損壞。

ESD保護與CMOS芯片的分離

    人們曾經嘗試將ESD保護與CMOS芯片集成在一起，這樣的方法不是不可以。但是隨著半導體工藝向65 nm以下的轉移，原來在1.5 μm工藝的芯片面積上只占幾十分之一（獲得2 kV ESD保護）的ESD保護的面積已經無法容納于現在只有幾個納米的芯片之中了。在65 nm工藝下，ESD保護的面積甚至超出了整個芯片的面積。相反，工藝越來越精細，對需要ESD保護的要求就越高。因此，有效的ESD保護已不能完全集成到CMOS芯片當中了。

    此外，對電子設備來說，外部保護器件可以更有效地防止ESD輕松進入電路及電壓敏感型元件。強制性ESD抑制標準IEC61000-4-2要求，保護器件應放置在連接器或端口處，以便在ESD進入電路板之前有效抑制ESD事件的發生。

TVS與壓敏電阻的比較

    傳統上，電子設備廠商是使用壓敏電阻來進行ESD保護，但是它存在體積大、性能不好的缺點。在封裝方面，安森美半導體的超微型ESD器件與0402多層壓敏電阻相比，SOD-923 TVS的建議焊接面積為0.54 mm²，SOD-723 TVS為0.7 mm²，而0402壓敏電阻為0.9 mm²。在截面高度上，SOD-923 TVS為0.4 mm，SOD-723 TVS為0.5 mm，0402壓敏電阻則為0.9 mm。

    更重要的是，TVS與壓敏電阻的性能不可同日而語。安森美半導體的ESD器件具有更好的鉗制性能、更低的泄漏和更長的使用壽命。

    利用高頻測試電路板提供ESD接觸放電脈沖電流和ESD槍測試ESD保護器件的性能，可以在示波器上看到如圖1所示的真實的鉗制電壓曲線。TVS器件可以立即將進入的電壓壓到很低的水平，從8 kV靜電很快鉗制到5-6 V水平；但壓敏電阻的曲線則下降得很緩慢，而且無法降到很低的水平。該曲線表明，TVS器件的恢復時間非常短，經過TVS器件泄漏到后面電路的能量也非常少。對便攜式設備來說，進入的能量越少越好。