選擇ESD保護元件的方法

1．金屬氧化物壓敏電阻(MOV)

壓敏電阻在小電流和低電壓下具有高阻抗，但在高電壓和大電流下，它們的阻抗大幅下降，因此它們屬于電壓箝位器件。

壓敏電阻是雙向保護器件，具有很寬范圍的電流和電壓保護能力，適用從高壓輸電線路和雷電保護，到到小型ESD表面貼裝器件等應(yīng)用領(lǐng)域，。然而，相對于它們的導電率來說，它們電容較大，這意味著它們在高速信號線路保護方面的應(yīng)用受到限制。壓敏電阻在遭受多次應(yīng)力后，性能也會下降，即使遠低于單次應(yīng)力導致的損壞等級。

2．聚合物浪涌抑制器

聚合物浪涌抑制器件為消弧器件，且總是雙向保護器件。它們的電容很低，對高速應(yīng)用具有吸引力。但是它們的短處是導通電壓高、導通阻抗性能相對較差，遭受多次應(yīng)力時易于性能下降。

3．TVS二極管

如今大多數(shù)的二極管都是采用硅制造的固態(tài)器件。它們?yōu)殡p端器件，很容易讓一個方向上的電流流過，但在相反方向上，它們呈現(xiàn)高阻抗，直到兩端電壓達到擊穿電壓。二極管本質(zhì)上為單向器件，保護方式為電壓箝位。

二極管的特性取決于N區(qū)與P區(qū)的摻雜程度，這兩個區(qū)離結(jié)點的距離遠近不同。調(diào)節(jié)摻雜程度能構(gòu)建反向偏置擊穿電壓在幾百伏到僅幾伏之間的二極管。設(shè)計有明確定義的反向偏置擊穿電壓的二極管，通常稱作齊納二極管。

基于二極管的TVS產(chǎn)品擁有其它ESD保護產(chǎn)品所不具備的多用性——可選擇單向和雙向保護?；径O管是單向產(chǎn)品，且是僅有的單向保護元件。串聯(lián)結(jié)合兩個二極管就能輕易地構(gòu)成雙向保護。雙向保護可通過共陰極或共陽極配置來實現(xiàn)。使用一對單向TVS器件便能實現(xiàn)雙向保護性能。市面上有多種基于雙向二極管的TVS器件，這些器件中的兩個二極管均位于同一個封裝，甚至經(jīng)常集成在單個硅襯底上。

過去，硅TVS器件由于電容高，在保護低壓高速信號線路方面存在劣勢。然而，近年來的技術(shù)進步消除了這種不利因素。安森美半導體的新產(chǎn)品ESD9L5.0將硅器件保護的優(yōu)勢與高速應(yīng)用要求的低電容結(jié)合在一起。這個產(chǎn)品的特性就像一個簡單的齊納二極管。事實上，ESD9L5.0包含一個擊穿電壓低的齊納二極管和一對擊穿電壓高(因而電容小)的標準二極管。

保護元件的比較

表1總結(jié)了前面談及的三類TVS器件的基本特性。選擇恰當?shù)谋Ｗo器件應(yīng)考慮多種因素，其中關(guān)鍵的決定因素就是被保護電路的特性。

對應(yīng)力有不對稱敏感度的電路節(jié)點，可能需要只有TVS二極管產(chǎn)品才能提供的單向保護。高速應(yīng)用要求非常低的電容，這使得使聚合物器件具有吸引力。聚合物器件可以滿足對低電容和保護能力的要求。為了讓聚合物TVS產(chǎn)品可以用在高速應(yīng)用中，，高速節(jié)點需要在瞬態(tài)高壓下工作以導通聚合物TVS，并在導通模式下提供中等阻抗。

由于成本低、不要求高壓導通，壓敏電阻常常具有吸引力。如果它們被制造得足夠大以提供具有足夠低的導通阻抗，從而提供充足的保護，那么它們的電容通常對高速應(yīng)用而言就太大了。TVS二極管產(chǎn)品具有很好的箝位能力，如今市場上也有超低電容的TVS產(chǎn)品，甚至適合最高速的應(yīng)用。二極管也頗具吸引力，因為它們能夠用作單向保護器件，匹配當今許多高速數(shù)字信號的電壓范圍。