TLP曲線的斜率對(duì)于理解二極管保護(hù)的好壞很重要，舉個(gè)例子，綠色的曲線代表另一顆ESD保護(hù)二極管，更高的斜率代表它在對(duì)應(yīng)電流時(shí)有更低的鉗位電壓，根據(jù)歐姆定律這條曲線的斜率為動(dòng)態(tài)電阻1/Rdul 。所以，當(dāng)你鉗位電壓時(shí)選擇動(dòng)態(tài)電阻更小的ESD保護(hù)二極管，就代表它擁有更小的鉗位電壓 。
ESD的電容及電容對(duì)于系統(tǒng)的意義
回憶一下ESD保護(hù)二極管的最主要的作用，是在ESD沖擊發(fā)生時(shí)將電流引至地來(lái)起到保護(hù)系統(tǒng)的作用 。然而，這顆ESD二極管在系統(tǒng)正常工作時(shí)，應(yīng)該是處于完全隱形的位置 。在現(xiàn)實(shí)世界中，情況并非如此，因?yàn)槎O管會(huì)具有干擾信號(hào)完整性的寄生電容 。
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我們來(lái)復(fù)習(xí)一下原理知識(shí)，一個(gè)二極管是由一個(gè)PN節(jié)組成，其中包含一個(gè)正摻雜的P區(qū)和一個(gè)負(fù)摻雜的N區(qū)，在PN節(jié)的中心還有一個(gè)高電阻率的耗盡層，由于P和N摻雜區(qū)具有相對(duì)較低的電阻，如電容器的極板，并且耗盡區(qū)具有如電容器的電介質(zhì)那樣的高電阻 。所以二極管具有電容特性，并且可視為一個(gè)電容，如果二極管的寄生電容過(guò)高，則可能增加信號(hào)通過(guò)的上升和下降時(shí)間，這會(huì)對(duì)信號(hào)完整性造成傷害 。
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舉個(gè)例子，對(duì)于一些高速的接口比如USB 3.0或者HDMI 2.0眼圖測(cè)試是一項(xiàng)必須的測(cè)試，用來(lái)確保接口符合標(biāo)準(zhǔn) 。但是，增加的電容值會(huì)增加信號(hào)的上升與下降時(shí)間，從而導(dǎo)致眼睛閉合使得信號(hào)失真，無(wú)法滿足信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的要求 。
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那么選擇ESD二極管時(shí)應(yīng)該選擇哪種電容？由于每種設(shè)計(jì)都有自己的電容預(yù)算，因此不存在適合每種接口的最大ESD電容要求 。但是這張表給出的幾種常用接口的一般電容和ESD選型的建議 。
如何選擇ESD二極管
ESD保護(hù)的第一步是量化接口電壓范圍，以確定ESD二極管的工作電壓；第二步是選擇極性單向還是雙向二極管；第三步是確定二極管在不干擾二極管信號(hào)接受完整度的情況下可以達(dá)到的最大電容；第四步是決定受保護(hù)系統(tǒng)的IC的鉗位電壓；最后一步是確定ESD為IEC 61000-4-2 4級(jí) 8千伏接觸放電和15千伏空氣放電 。
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讓我們以USB 2.0為例介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，您已經(jīng)選擇了USB 2.0開(kāi)關(guān)和電池充電器，但都需要ESD保護(hù)，因?yàn)樗鼈冎苯臃胖迷谌菀资艿紼SD沖擊的USB插座旁邊 。第一步是確認(rèn)接口的電壓范圍，對(duì)USB2.0而言 Vbus 可能達(dá)到5伏，所以我們可以確定的是，需要選取的ESD保護(hù)二極管的工作電壓需要達(dá)到5伏或略微高于5伏 。正常工作中D 和D-負(fù)責(zé)傳輸叉分信號(hào)幅值范圍在0到3.6伏之間 。所以我會(huì)選擇工作電壓在3.6伏，或者更高的ESD保護(hù)二極管 。
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接下來(lái)我們需要確定ESD二極管的極性配置，在我們希望的應(yīng)用中，因?yàn)閂bus和D 、D-都是大于等于零的正向信號(hào)，所以單向和雙向的二極管都是有的 。選擇單向二極管有助于提供更好的提供負(fù)壓保護(hù)，而選擇雙向二極管，可以提供更靈活的設(shè)計(jì)空間，因?yàn)閜in腳可以自定義接地、后接I/O口 。同理適用于D 與D- 。
接下來(lái)，我們需要確定ESD二極管應(yīng)該具有的電容，因?yàn)閂bus線路是直流電信號(hào)，電容對(duì)信號(hào)無(wú)影響，但對(duì)于D 和D-而言，在高速USB中信號(hào)速率可以達(dá)到480兆，所以我們需要考慮對(duì)電容的影響 。雖然最大的ESD電容還取決于整個(gè)系統(tǒng)的電容總預(yù)算，但一般而言我們推薦該接口的電容小于2.5pF，如果系統(tǒng)中其他器件具有更高的電容值，那么此處可能需要選擇更小電容的二極管 。
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