關(guān)于移動便攜設(shè)備應(yīng)用的ESD設(shè)計考量

智能手機(jī)的廣泛興起和其種類繁多的應(yīng)用、更快的網(wǎng)絡(luò)速度、以及更加實惠的數(shù)據(jù)計劃現(xiàn)已經(jīng)使移動社交網(wǎng)絡(luò)比桌面社交網(wǎng)絡(luò)更加流行。同時，許多便攜設(shè)備已經(jīng)演變成小型多功能性的計算設(shè)備，已經(jīng)能夠執(zhí)行非常多樣化的任務(wù)。

　　為滿足日益復(fù)雜的移動用戶的需求，便攜設(shè)備的設(shè)計導(dǎo)致更多的輸入/輸出（I/O）互連的集成。更高的電流密度、更小的晶體管幾何形狀、以及有限的用于芯片保護(hù)的可用空間都將導(dǎo)致增加電子元件對諸如靜電放電（ESD）等瞬態(tài)電氣過載事件的敏感性。對于這些有高數(shù)據(jù)流的應(yīng)用，減少這些瞬態(tài)情況的事件的影響以防止現(xiàn)場輸入和設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)損壞是一種重要的設(shè)計考量。

　　傳統(tǒng)上的ESD保護(hù)一般有各種齊納二極管、金屬氧化物可變電阻（MOV）和瞬態(tài)電壓抑制二極管（TVS）。然而，由于USB3.0、HDMI 1.3/1.4、eSATA接口、Display Port和數(shù)字視頻接口（DVI）的高數(shù)據(jù)傳輸速率，傳統(tǒng)保護(hù)器件的寄生阻抗可能會扭曲和惡化信號的完整性。

　　正如圖1所示， 最新一代的硅ESD（SESD）保護(hù)器件可在空間受限的便攜式電子產(chǎn)品和手機(jī)中提供一種合適的ESD保護(hù)解決方案，可以幫助設(shè)備通過IEC61000-4–2的第4級測試。這些器件較前一代元件小大約70％。其低電容、低插損和高線性度的電容與頻率比，也有利于最大限度地減少信號衰減。

　　圖1、SESD元件由于其低電容量適用于各種高數(shù)據(jù)速率的應(yīng)用

　　ESD基本知識

　　一個ESD事件是在兩個帶有不同靜電電位的物體之間發(fā)生的能量相互傳遞，通過接觸、電離放電或火花放電來完成。材料類型、接觸面積、分離速度、相對濕度和其他因素影響著由摩擦產(chǎn)生的電荷總量。一旦在一種材料中有電荷出現(xiàn)，它就會變成一個“靜電”電荷。這些電荷可能從材料中轉(zhuǎn)移，激發(fā)ESD事件的發(fā)生。

　　靜電的主要來源大多數(shù)是絕緣體和典型的合成材料，例如：乙烯樹脂、塑料工作平臺、絕緣鞋、成型的木制椅子、透明粘膠帶、氣泡袋和不直接接地的焊錫烙鐵。

　　如圖2所示：這是一個典型的ESD的特性曲線。為了模擬此類接觸放電事件，一臺ESD發(fā)生器產(chǎn)生了一個ESD脈沖到正處于測試的器件上。這類測試的特點(diǎn)是極短的上升時間和低于100ns的脈沖持續(xù)時間，是一個低能量的靜電脈沖。這些放電事件產(chǎn)生的電壓水平可能極高，因為它們的電荷是不會輕易通過其表面或向其他物體分散。

　　圖2、ESD發(fā)生器模擬的典型8KV的ESD脈沖