IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)
幾乎所有的模擬和數(shù)字芯片都會(huì)在data sheet里標(biāo)注這顆料的ESD數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常會(huì)參考這些數(shù)據(jù)并誤以為這些芯片可以在日常使用中免受ESD的損壞 。但是如果您了解衡量ESD的標(biāo)準(zhǔn)后，您就會(huì)知道，普通芯片的ESD等級(jí)并不一定能完全保護(hù)電路 。
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我們來看一看您可以會(huì)在data sheet中看到的ESD模型，第一個(gè)是人體模型，簡(jiǎn)稱HBM，它模擬了在工廠環(huán)境中攜帶靜電的人體觸摸接地設(shè)備的過程 。HBM的波形如綠線所示，值得一提的是HBM標(biāo)準(zhǔn)是為了衡量芯片能否在生產(chǎn)、組裝和運(yùn)輸?shù)倪^程中免受ESD的損害，并非適用于日常使用的場(chǎng)景 。
第二個(gè)介紹的是帶電裝置模型，簡(jiǎn)稱CDM，它模擬了一個(gè)帶靜電的器件接觸電路的情景，CDM的模擬波形如藍(lán)線所示，CDM會(huì)在小于20ns的時(shí)間內(nèi)有一個(gè)非常高的電流脈沖 。和HBM相似CDM也是為了衡量芯片生產(chǎn)，制造過程中可能會(huì)遇到的ESD而設(shè)計(jì)的，并非適用于日常使用場(chǎng)景 。
我們介紹的下一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-2模型和HBM以及CDM不同，這是一個(gè)為日常使用設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，它可以幫助我們衡量芯片確保是否能在日常可能接觸到的ESD中免受損壞 。如紅色波形所示它用了更高的電流脈沖并且持續(xù)的時(shí)間也更長 。
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IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)有四個(gè)不同的等級(jí)，最高等級(jí)為四級(jí)，應(yīng)用8kV的接觸放電和15kV的空氣放電，這意味著您的接口芯片有能力免受8kV接觸放電和15kV空氣放電的損壞 。
如果您的芯片沒有達(dá)到這個(gè)等級(jí)，在電路里增加我們的ESD保護(hù)芯片，可以幫助你們達(dá)到這個(gè)級(jí)別，甚至更高級(jí)別的保護(hù) 。
ESD二極管鉗位電壓
通常大家對(duì)IEC標(biāo)準(zhǔn)存在一個(gè)誤解，這里我們以IEC四級(jí)舉例，當(dāng)我們?cè)赿ata sheet中提到這顆ESD二極管可以達(dá)到8000V接觸放電和15kV空氣放電時(shí)，我們針對(duì)的是這顆ESD二極管本身可以承受8000V和15kV的ESD沖擊，并不代表系統(tǒng)電路同樣可以承受 。ESD二極管的鉗位電壓可以幫助我們量化在承受ESD沖擊的時(shí)候，系統(tǒng)將會(huì)受到的沖擊 。
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如圖所示，我們的ESD保護(hù)二極管放置在一個(gè)與受保護(hù)電路平行的位置，鉗位電壓的含義是指在系統(tǒng)遭受對(duì)應(yīng)級(jí)別的ESD沖擊時(shí)，系統(tǒng)SE需要承受的沖擊電壓值 。這張圖顯示了一個(gè)8kV IEC沖擊在系統(tǒng)中造成的沖擊電壓隨時(shí)間的變化 。紅色的波形代表沒有ESD二極管的信息，如果加上了ESD保護(hù)二極管，當(dāng)一個(gè)ESD沖擊進(jìn)入系統(tǒng)，ESD二極管將立刻被擊穿，并提供一個(gè)低阻抗的路徑將電流導(dǎo)向地面 。無論如何，在ESD保護(hù)二極管的兩端，由于阻抗的存在依然會(huì)有一定程度的壓降，這個(gè)壓降將會(huì)平行映射到系統(tǒng)電路中 。
藍(lán)色的波形就顯示了鉗位波形，對(duì)于了解鉗位電壓，最好的辦法是觀測(cè)ESD二極管的傳輸線性脈沖曲線或者簡(jiǎn)稱為騰賺網(wǎng)網(wǎng)TLP曲線 。
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TLP曲線提供了二極管電壓與電流的關(guān)系，可以通過給定的輸入電流推算出鉗位電壓 。舉個(gè)例子當(dāng)1A的電流被釋放到ESD二極管，它的鉗位電壓大約為8.4V，當(dāng)放電電流為2.7A鉗位電壓為9V，當(dāng)放電電流為5.8A時(shí)鉗位電壓為10V，以此類推 ?，F(xiàn)在我們可以大致估算出沖擊時(shí)，系統(tǒng)會(huì)承受的鉗位電壓 。對(duì)于8000V的IEC ESD沖擊而言，我們只需要看TLP曲線中16A的那一點(diǎn)，對(duì)于這一個(gè)二極管而言，鉗位電壓大約是13.4V 。
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