提高汽車的功能安全性 掌握ESD實(shí)現(xiàn)無干擾的數(shù)據(jù)傳輸

在日常生活中，人們觸摸車門時(shí)偶爾會(huì)感到手指刺痛或靜電沖擊，這感覺僅會(huì)令人不快；但對(duì)于一些電子組件，遇上靜電放電(ESD)可能意味著完全失效。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)越微小，模擬和數(shù)字I/O引腳的阻抗越高，便越容易受到靜電放電(ESD)的影響?？赡艿暮蠊╬/n結(jié)的熱擊穿、氧化物擊穿(電介質(zhì)擊穿)，以及金屬化層的熔化。

目前電子組件大約占據(jù)一輛汽車總價(jià)值的三分之一，而且這個(gè)比例還將上升。汽車中17%的半導(dǎo)體故障是由靜電放電(ESD)造成的，因而必需采取適當(dāng)?shù)腅SD保護(hù)措施。

在日常生活中，人們觸摸車門時(shí)偶爾會(huì)感到手指刺痛或靜電沖擊，這感覺僅會(huì)令人不快；但對(duì)于一些電子組件，遇上靜電放電(ESD)可能意味著完全失效。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)越微小，模擬和數(shù)字I/O引腳的阻抗越高，便越容易受到靜電放電(ESD)的影響。可能的后果包括p/n結(jié)的熱擊穿、氧化物擊穿(電介質(zhì)擊穿)，以及金屬化層的熔化。

這些情況會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體發(fā)生故障，縮短使用壽命，最終完全失效。在通常情況下，客戶首先發(fā)現(xiàn)器件損壞，而后要付出高額成本來進(jìn)行維修，或更換設(shè)備或應(yīng)用。

對(duì)于汽車應(yīng)用也是如此。最近幾十年來汽車內(nèi)部的電子系統(tǒng)數(shù)量迅速增多，應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器控制系統(tǒng)、多個(gè)控制單元、安全技術(shù)和底盤優(yōu)化，以及信息通信技術(shù)方面。

總線系統(tǒng)是非常核心的元素，因?yàn)樗鼈兇_保各個(gè)系統(tǒng)之間的通信。每個(gè)總線系統(tǒng)都針對(duì)特定屬性進(jìn)行了優(yōu)化，例如將更多的ECU和高數(shù)據(jù)速率(CAN)聯(lián)網(wǎng)、低成本實(shí)施方案、高帶寬(以太網(wǎng))、用于安全相關(guān)的分布式控制器(FlexRay)，或者低成本集成傳感器和執(zhí)行器(LIN)。

保護(hù)車輛網(wǎng)絡(luò)

眾多供應(yīng)商提供各種專門設(shè)計(jì)的ESD二極管產(chǎn)品，分別針對(duì)上述各個(gè)系統(tǒng)。與TVS二極管相比，它們不僅能夠防止電壓尖峰，還能夠防止數(shù)據(jù)丟失。

汽車中對(duì)ESD敏感的應(yīng)用 （圖片來源：儒卓力）

通過數(shù)據(jù)線保護(hù)，Diodes公司將整個(gè)系列保護(hù)組件組合在一起，由于在同類產(chǎn)品中具有出色的ESD性能，并提供眾多的封裝選項(xiàng)滿足客戶的具體要求，因而引發(fā)用戶的興趣。ESD二極管具有低通道輸入電容特性，擊穿電壓也是針對(duì)汽車使用而設(shè)計(jì)的，帶后綴Q的系列是通過AEC-Q認(rèn)證的產(chǎn)品，其中包括DESD1LIN2WSQ。這些雙向TVS二極管適用于保護(hù)LIN總線，一個(gè)通道提供IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)ESD保護(hù)，即空氣和接觸保護(hù)電壓高達(dá)±30 kV。這款產(chǎn)品符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)，滿足PPAP規(guī)范，并且在IATF-16949認(rèn)證工廠生產(chǎn)。

Littelfuse公司的AQHVxx-01LTG系列通過了AEC-Q101認(rèn)證，是專為CAN和LIN數(shù)據(jù)總線設(shè)計(jì)的超快速、高性能浪涌保護(hù)組件。該產(chǎn)品系列可以防止ESD以及其他瞬態(tài)過電壓造成的損壞。它們可以安全地通過基于IEC標(biāo)準(zhǔn)61000-4-2(4級(jí)，±8kV接觸放電) 最高水平的周期性過電壓浪涌，而不會(huì)出現(xiàn)任何性能損失。此外，還能確保安全傳輸高達(dá)10A的誘發(fā)浪涌電流(AQHV12) (IEC 61000-4-5 (第二版): tP = 8/20 μs)，并具有超低的鉗位電壓。

威世公司亦提供一系列符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的單向或雙向ESD二極管產(chǎn)品，專門用于保護(hù)CAN、LIN或FLEX總線。例如工作電壓范圍為±5.5 V的VCUT05E1-SD0 ESD二極管，具有小于0.1 μA的低泄漏電流和小于14 pF的低負(fù)載電容。其CLP0603封裝高度僅為0.27 mm，所需要的PCB空間相比1006封裝減少三倍。

VLIN1616-02G系列的雙向ESD二極管特別適合LIN總線，它們采用小型SOD323封裝，工作電壓范圍為±16 V，泄漏電流小于0.05 μA，負(fù)載電容小于24 pF。

半導(dǎo)體敏感性：電子組件的靜電放電(ESD)反應(yīng)具有不同程度的敏感性

（作者：Emilia Mance，文章來源： 儒卓力微信公眾號(hào)）