ESD低電容方向發(fā)展

隨著5G通信、人工智能以及物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，半導(dǎo)體的制程工藝發(fā)展的越來(lái)越快，IC的敏感度也越來(lái)越高，對(duì)靜電防護(hù)的需求達(dá)到了一個(gè)更高的層次。同時(shí)，在高速信號(hào)傳輸靜電保護(hù)領(lǐng)域，更小的電容是一個(gè)主要的發(fā)展方向，這是因?yàn)檫^(guò)大的電容會(huì)引起傳輸過(guò)程中的信號(hào)缺失，大電容也會(huì)導(dǎo)致充放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)降低器件的開(kāi)關(guān)速度，這也就要求ESD防護(hù)器件要向低電容方向發(fā)展。

ESD單向防護(hù)優(yōu)勢(shì)

單向信號(hào)是指該信號(hào)線只會(huì)出現(xiàn)正電壓或只會(huì)出現(xiàn)負(fù)電壓，一般可選用單向或雙向TVS。通常情況下，工程師在TVS選型時(shí)更傾向于選用雙向TVS，原因如下：

1.選用雙向TVS可避免方向性問(wèn)題；

2.同樣的封裝下，雙向TVS相比單向TVS容值能達(dá)到更低，尤其是針對(duì)高速信號(hào)傳輸?shù)膱?chǎng)景，要求TVS具有更低的容值；

單向TVS和雙向TVS比較

但在某些單向信號(hào)傳輸中若選用雙向TVS，可能會(huì)使TVS的保護(hù)效果無(wú)法達(dá)到最佳，因?yàn)殡p向TVS在正負(fù)電壓均達(dá)到擊穿電壓時(shí)才會(huì)啟動(dòng)導(dǎo)通。在正電壓時(shí)，單向TVS與雙向TVS的導(dǎo)通特性曲線是相似的。但在負(fù)電壓時(shí)單向TVS約-0.7V會(huì)Forward導(dǎo)通，而雙向TVS在負(fù)電壓時(shí)需達(dá)到負(fù)向擊穿電壓才能導(dǎo)通(如5V TVS的VBR約為-6V)，此時(shí)由于主芯片常為高階制程，I/O防護(hù)電路十分脆弱，會(huì)導(dǎo)致主芯片內(nèi)部的襯底二極管率先導(dǎo)通而燒毀，從而導(dǎo)致主芯片損壞。

此外，若比較同樣封裝的單向TVS及雙向TVS時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)單向TVS的鉗位電壓優(yōu)于雙向TVS，這是因?yàn)樵谕瑯拥男酒娣e的條件下，雙向TVS需設(shè)計(jì)的元件數(shù)量更多，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。而單向TVS則可以最大化保護(hù)元件的面積，有效降低鉗位電壓及動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻，提升保護(hù)性能。

業(yè)界最低容值的單路單向深回滯ESD產(chǎn)品TT0311SA-Fx

針對(duì)上述問(wèn)題，晶揚(yáng)電子器件研發(fā)部克服一切困難，解決技術(shù)難題，面向高速信號(hào)傳輸線應(yīng)用場(chǎng)景如USB 3.X和USB 4.0，研發(fā)出了業(yè)界最低容值的單路單向深回滯型ESD靜電保護(hù)器-TT0311SA-Fx，具有極低的電容值0.24pF，深度折回電壓達(dá)到3V，是目前業(yè)界單路單向產(chǎn)品中容值最低的。

深回滯型ESD在電壓觸發(fā)后，會(huì)在瞬間降低ESD兩端的鉗位電壓，在同樣Ipp電流的情況下，深回滯型ESD的Vc鉗位電壓比常規(guī)的ESD器件低30%以上（目前在華為等電信設(shè)備商的測(cè)試需求中，專門(mén)強(qiáng)調(diào)了防靜電ESD的回掃特性）。

同時(shí)，TT0311SA-Fx還具有IEC61000-4-2測(cè)試等級(jí)的空氣15kV、接觸14kV的靜電防護(hù)能力，這些優(yōu)異的性能使TT0311SA-Fx能有效的為后端IC以及整個(gè)電路提供強(qiáng)大的靜電保護(hù)能力。

TT0311SA-Fx規(guī)格書(shū)

USB高速接口ESD注意事項(xiàng)

對(duì)于USB 3.X和USB 4.0高速接口，選擇ESD/EOS保護(hù)組件時(shí)需考慮以下幾點(diǎn)：

1.為確保通過(guò)USB 3.X和USB 4.0傳遞的高速信號(hào)的完整性，選擇該器件時(shí)需使用具有較低電容的ESD保護(hù)器件。

2.具有較高的ESD耐電壓能力，至少要承受IEC 61000-4-2中規(guī)定的8kV接觸放電的ESD沖擊。

3.具有較低的鉗位電壓，以提供更好的保護(hù)性能。

LAYOUT設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)

1.將ESD保護(hù)器件盡可能靠近I/O連接器放置，以減少ESD接地路徑，提高保護(hù)性能。

2.在USB 3.X和USB 4.0 應(yīng)用中，應(yīng)將ESD保護(hù)器件放置在TX差分通道上的交流耦合電容器和I/O連接器之間，如此沒(méi)有直流電流可以流過(guò)ESD保護(hù)器件，從而防止任何潛在的閂鎖風(fēng)險(xiǎn)。

3.盡可能使用彎曲的跡線，以避免不必要的反射。

4.保持差分?jǐn)?shù)據(jù)通道的正線和負(fù)線之間的走線長(zhǎng)度相等，以避免共模噪聲的產(chǎn)生和阻抗失配。

審核編輯：劉清