如何選擇ESD保護元件

1．金屬氧化物壓敏電阻(MOV)

壓敏電阻在小電流和低電壓下具有高阻抗，但在高電壓和大電流下，它們的阻抗大幅下降，因此它們屬于電壓箝位器件。

壓敏電阻是雙向保護器件，具有很寬范圍的電流和電壓保護能力，適用從高壓輸電線路和雷電保護，到到小型ESD表面貼裝器件等應用領域，。然而，相對于它們的導電率來說，它們電容較大，這意味著它們在高速信號線路保護方面的應用受到限制。壓敏電阻在遭受多次應力后，性能也會下降，即使遠低于單次應力導致的損壞等級。

2．聚合物浪涌抑制器

聚合物浪涌抑制器件為消弧器件，且總是雙向保護器件。它們的電容很低，對高速應用具有吸引力。但是它們的短處是導通電壓高、導通阻抗性能相對較差，遭受多次應力時易于性能下降。

3．TVS二極管

如今大多數的二極管都是采用硅制造的固態器件。它們為雙端器件，很容易讓一個方向上的電流流過，但在相反方向上，它們呈現高阻抗，直到兩端電壓達到擊穿電壓。二極管本質上為單向器件，保護方式為電壓箝位。

二極管的特性取決于N區與P區的摻雜程度，這兩個區離結點的距離遠近不同。調節摻雜程度能構建反向偏置擊穿電壓在幾百伏到僅幾伏之間的二極管。設計有明確定義的反向偏置擊穿電壓的二極管，通常稱作齊納二極管。

基于二極管的TVS產品擁有其它ESD保護產品所不具備的多用性——可選擇單向和雙向保護。基本二極管是單向產品，且是僅有的單向保護元件。串聯結合兩個二極管就能輕易地構成雙向保護。雙向保護可通過共陰極或共陽極配置來實現。使用一對單向TVS器件便能實現雙向保護性能。市面上有多種基于雙向二極管的TVS器件，這些器件中的兩個二極管均位于同一個封裝，甚至經常集成在單個硅襯底上。

過去，硅TVS器件由于電容高，在保護低壓高速信號線路方面存在劣勢。然而，近年來的技術進步消除了這種不利因素。安森美半導體的新產品ESD9L5.0將硅器件保護的優勢與高速應用要求的低電容結合在一起。這個產品的特性就像一個簡單的齊納二極管。事實上，ESD9L5.0包含一個擊穿電壓低的齊納二極管和一對擊穿電壓高(因而電容小)的標準二極管。

保護元件的比較

表1總結了前面談及的三類TVS器件的基本特性。選擇恰當的保護器件應考慮多種因素，其中關鍵的決定因素就是被保護電路的特性。

對應力有不對稱敏感度的電路節點，可能需要只有TVS二極管產品才能提供的單向保護。高速應用要求非常低的電容，這使得使聚合物器件具有吸引力。聚合物器件可以滿足對低電容和保護能力的要求。為了讓聚合物TVS產品可以用在高速應用中，，高速節點需要在瞬態高壓下工作以導通聚合物TVS，并在導通模式下提供中等阻抗。

由于成本低、不要求高壓導通，壓敏電阻常常具有吸引力。如果它們被制造得足夠大以提供具有足夠低的導通阻抗，從而提供充足的保護，那么它們的電容通常對高速應用而言就太大了。TVS二極管產品具有很好的箝位能力，如今市場上也有超低電容的TVS產品，甚至適合最高速的應用。二極管也頗具吸引力，因為它們能夠用作單向保護器件，匹配當今許多高速數字信號的電壓范圍。