ESD静电防护是什么? 平时,我们在看一些产品介绍的时候,经常会看到“ESD防护”这样的词语。那什么是ESD防护呢?今天我们就一起来了解一下~ 静电放电即ESD(Electro-Static discharge),是指具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移。
我们从生活中入手。人手在干燥或者发生摩擦时容易丢失电子,从而使人手带有正电荷。当携带正电荷的人手接触到外部的导体时,导体的电子会向人手转移,从而产生电流,这个过程中产生的电压可以达到上千伏。
如果携带正电荷的手接触到电路元件,或者设备上的USB接口、HDMI接口等,会在接触瞬间产生极大的电压和电流,从而会损害到电路元件。
但我们常用的路由器、网关等设备中,存在着大量的电路元气。所以这些设备在制作时候,做到硬件防护就至关重要。
接下来,我们来了解几个ESD相关知识,了解下ESD防护的机制。
首先,我们来了解下ESD保护二极管。
ESD二极管的原理是将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。
ESD静电二极管、ESD静电保护器、ESD保护二极管等都属于保护器件。这些电器在对电路元件进行防护时,最关键的参考系数有快速响应时间,低箝位电压,高电流浪涌承受能力这三点。
接下来,我们了解下ESD二极管的工作原理。
ESD二极管存在一个击穿电压。当当ESD发生时,二极管反向电压超过击穿电压,二极管反向导通,将电流分流到地,保护电路;理想情况下,二极管反向电压小于击穿电压时反向电流应当为零。
当然,除了击穿电压之外。在选择ESD二极管之前,要先了解下它的工作电压,也就是反向峰值电压。
如果某个ESD二极管工作电压定义为电流10纳安。那么我们可以这样理解,这个工作电压值就是建议的最大电压信号浮值。
如果说你选择的二极管的信号范围是0至3.6伏。那么你应该选择一个Vrwm在3.6伏以上的二极管。如果你选择的二极管工作电压小于3.6伏,就容易发生电流泄露的情况。
所以,在二极管进行选择时,就应该根据工作电压进行选择。
下面我们再说下ESD二极管极性。
双向二极管通常有正负对称的I-V曲线,工作电压和击穿电压,正因为如此,双向二极管可以支持在它正负工作电压范围内的正负信号。
而单向ESD二极管一旦出现负压,则会被击穿所以对于单向ESD二极管而言,它仅能支持正向的0至工作电压区间的信号,不过单向ESD二极管反向钳位的电压更小,可以提供更好的负压保护。
双向和单向ESD二极管都可以提供正负ESD电压保护,但是双向ESD二极管由于具有对称的正负击穿电压,可以通过正负信号,而单向ESD二极管只可以通过正向信号,适用的接口比如USB HDMI以及一些其他的数字接口。
不过相比双向而言单向ESD二极管对于负压的保护更好。
总的来说,想要实现ESD静电防护。就需要在了解ESD二极管特性的基础上,对实际应用的场景进行评估,从而达到对电路元件最有效的防护。 |