电路防护设计(ppt)
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接触放电，击穿介质放电 ESSD（Electrostatic Sensitive Devices） ESDS（Electrostatic Discharge
Sensitivity）
ESD模型
人体模型 HBM 人体金属模型 HBMM 机器模型 MM 充电器件模型 CDM 场感应模型 FIM（FICDM） 电缆放电事件 CDE
Polymer ESD抑制器工作原理
压敏介质 ：高分子聚合物（极低容值）
R、L、C网络工作原理
电阻衰减网络 能量衰减
LC滤波器 带外能量反射/衰减
防护器件特性对比
防护器件类别 普通MOV
响应时间 慢：数十ns~us级
结电容
主要应用
大：数百~数万pF
EOS（AC、雷电）
保护方式 箝位
MLV
低容值防护器件介绍
TVS
CAMD （CM12xx） PROTEK （POSTxxLC ）
低容值防护器件介绍
MLV
AVX EPCOS LITTELFUSE
低容值防护器件介绍
聚合物ESD抑制器
Littlefuse （PGB） COOPER （ESDA）
RF电路ESD防护设计技术
RF接口ESD防护设计难点 RF电路ESD防护设计的一般要求 ESD防护设计方法和技巧 降低防护电路对RF信号质量的影响
滤波、衰减
接口防护器件结电容要求
接口防护器件结电容要求
RF接口适用的ESD防护器件
低容值快速开关二极管√ 低容值TVS管√ R、L、C网络√ 低容值MLV χ 低容值聚合物ESD抑制器χ
低容值防护器件介绍
快速开关二极管
PHILIPS TOSHIBA NEC INFINEON ON SEMI
ESD危害
器件损伤 硬损伤，软损伤
EMI 功能故障，系统跑飞
污染（静电吸附）
ESD损坏器件机理
Fields..voltage 介质击穿
Joule heating..energy 热熔化
ESD损伤器件机理
介质击穿
ESD损伤器件机理
热熔化
ESD防护控制手段
过程控制 EPA（ECA） 环境，人员，材料 接地
半导体器件静电敏感性
尺寸（更加细小精密） 集成度（更加复杂） 材料（更加静电敏感）
半导体器件静电敏感性
(D evice) (W afer)
高频器件静电敏感特性
尺寸√
尺寸小，结薄
材料工艺√
GaAs，SiGe，InP，InGaP，Si FET，HBT，HEMT，BiCMOS，BJT
集成度χ
过压防护器件
MOV（MLV） TSS GDT TVS 二极管 ESD/EMI专用防护器件 R、L、C网络
非线性器件 线性器件
过压防护器件特性
工作电压 击穿电压 箝位电压 维持电压/电流 通流容量/功耗 结电容 响应时间 极性 寿命
MOV（MLV）工作原理
MOV（MLV）工作原理
接口
ESD测试标准
ESD测试放电波形
静电放电枪（ESD Gun）模型
ESD防护设计思想
消除静电源 切断放电通路（隔离静电源） 控制放电电流
端口防护：
在端口最近位置泻放ESD电流，阻止 ESD脉冲进入后续电路。
ESD防护设计流程
器件选用、防护电路设 计、结构设计、工艺设 计、材料选择
测试验证，改进优化
防护设计 结构，工艺，电路
ESD防护设计方法
ESD测试标准 ESD防护设计思想和流程 结构防护设计 工艺防护设计 电路防护设计
ESD测试标准
IEC61000-4-2（GB17626-2） Electrostatic discharge immunity test
外壳 接触放电 空气放电
电路防护设计(ppt)
电路防护设计
目录
➢ESD概述 ➢ESD防护设计方法 ➢过压防护原理和防护器件介绍 ➢RF电路ESD防护设计技术 ➢ESD防护实验 ➢案例分析
ESD概述
基本概念 半导体器件静电敏感特性 ESD危害及损坏机理 ESD防护控制手段
基本概念
Electrostatic Electrostatic 来自百度文库ischarge（ESD）
低达1pF
(低电压、小能量)
小：数pF~数十pF， ESD（高频、小能量） 可低于1pF
箝位 负阻 箝位 箝位
大：数十~数百pF
EOS（大能量）
负阻
低电容聚合物 ESD抑制器
R/L/C滤波衰减 网络
快：ps~ns级 快
极小：数fF~数pF 不考虑
ESD（高频、小能量）
负阻箝位
从低频到高频电路的EOS和 ESD防护（小能量）
TSS工作原理
阻断区 雪崩区 负阻区 低阻通态区
GDT工作原理
击穿电压 续流维持电压（20～50V ）
TVS工作原理
二极管工作原理
快速开关二极管 稳压二极管 PIN二极管（低频功率型 ）
高击穿电压、速度快、电容量很小、PN结面 积小、结薄
肖特基二极管（低频整流型功率管）
较低的正向压降（0.2V至0.3V），很小的结电 容，位垒薄
RF接口ESD防护设计难点
阻抗匹配 结电容 寄生电感
限幅 导通电压
结构防护设计
布板（元件位置） 接地（金属部件，单板，设备） 产品材料应用（塑料材料的防静电处理） 屏蔽（接口，开窗，开关，键盘，敏感单元） 增加放电路径长度 包装材料
工艺防护设计
单板布线（边缘，屏蔽） 标识，标签（单板，产品，过程） 制造工具及工序，防静电处理 辅助材料 接地（装备，仪器，工具） 放电处理
快：ps~ns级
GDT
慢：数百ns~us级
TVS
快：ps~ns级
高速开关二极管 快：ps~ns级
TSS
快：ps~ns级
一般：数十~数百pF， EOS和中低频电路的ESD防护
低达几pF
（中等能量）
小：数pF~数百pF， 雷电（大能量） 可低于0.5pF
一般：数十~数百pF， EOS和中低频电路的ESD防护
电路防护设计
静电敏感器件的选用 设计端口ESD防护电路 单板、产品安全测试方法
D o you know ?
过压防护原理和防护器件介绍
过压防护原理 过压防护器件工作机理 防护器件特性对比 接口防护器件结电容要求 低容值防护器件介绍
过压防护原理
高电压------大电流
电压箝位 电流泻放 能量反射衰减
Sensitivity）
ESD模型
人体模型 HBM 人体金属模型 HBMM 机器模型 MM 充电器件模型 CDM 场感应模型 FIM（FICDM） 电缆放电事件 CDE
Polymer ESD抑制器工作原理
压敏介质 ：高分子聚合物（极低容值）
R、L、C网络工作原理
电阻衰减网络 能量衰减
LC滤波器 带外能量反射/衰减
防护器件特性对比
防护器件类别 普通MOV
响应时间 慢：数十ns~us级
结电容
主要应用
大：数百~数万pF
EOS（AC、雷电）
保护方式 箝位
MLV
低容值防护器件介绍
TVS
CAMD （CM12xx） PROTEK （POSTxxLC ）
低容值防护器件介绍
MLV
AVX EPCOS LITTELFUSE
低容值防护器件介绍
聚合物ESD抑制器
Littlefuse （PGB） COOPER （ESDA）
RF电路ESD防护设计技术
RF接口ESD防护设计难点 RF电路ESD防护设计的一般要求 ESD防护设计方法和技巧 降低防护电路对RF信号质量的影响
滤波、衰减
接口防护器件结电容要求
接口防护器件结电容要求
RF接口适用的ESD防护器件
低容值快速开关二极管√ 低容值TVS管√ R、L、C网络√ 低容值MLV χ 低容值聚合物ESD抑制器χ
低容值防护器件介绍
快速开关二极管
PHILIPS TOSHIBA NEC INFINEON ON SEMI
ESD危害
器件损伤 硬损伤，软损伤
EMI 功能故障，系统跑飞
污染（静电吸附）
ESD损坏器件机理
Fields..voltage 介质击穿
Joule heating..energy 热熔化
ESD损伤器件机理
介质击穿
ESD损伤器件机理
热熔化
ESD防护控制手段
过程控制 EPA（ECA） 环境，人员，材料 接地
半导体器件静电敏感性
尺寸（更加细小精密） 集成度（更加复杂） 材料（更加静电敏感）
半导体器件静电敏感性
(D evice) (W afer)
高频器件静电敏感特性
尺寸√
尺寸小，结薄
材料工艺√
GaAs，SiGe，InP，InGaP，Si FET，HBT，HEMT，BiCMOS，BJT
集成度χ
过压防护器件
MOV（MLV） TSS GDT TVS 二极管 ESD/EMI专用防护器件 R、L、C网络
非线性器件 线性器件
过压防护器件特性
工作电压 击穿电压 箝位电压 维持电压/电流 通流容量/功耗 结电容 响应时间 极性 寿命
MOV（MLV）工作原理
MOV（MLV）工作原理
接口
ESD测试标准
ESD测试放电波形
静电放电枪（ESD Gun）模型
ESD防护设计思想
消除静电源 切断放电通路（隔离静电源） 控制放电电流
端口防护：
在端口最近位置泻放ESD电流，阻止 ESD脉冲进入后续电路。
ESD防护设计流程
器件选用、防护电路设 计、结构设计、工艺设 计、材料选择
测试验证，改进优化
防护设计 结构，工艺，电路
ESD防护设计方法
ESD测试标准 ESD防护设计思想和流程 结构防护设计 工艺防护设计 电路防护设计
ESD测试标准
IEC61000-4-2（GB17626-2） Electrostatic discharge immunity test
外壳 接触放电 空气放电
电路防护设计(ppt)
电路防护设计
目录
➢ESD概述 ➢ESD防护设计方法 ➢过压防护原理和防护器件介绍 ➢RF电路ESD防护设计技术 ➢ESD防护实验 ➢案例分析
ESD概述
基本概念 半导体器件静电敏感特性 ESD危害及损坏机理 ESD防护控制手段
基本概念
Electrostatic Electrostatic 来自百度文库ischarge（ESD）
低达1pF
(低电压、小能量)
小：数pF~数十pF， ESD（高频、小能量） 可低于1pF
箝位 负阻 箝位 箝位
大：数十~数百pF
EOS（大能量）
负阻
低电容聚合物 ESD抑制器
R/L/C滤波衰减 网络
快：ps~ns级 快
极小：数fF~数pF 不考虑
ESD（高频、小能量）
负阻箝位
从低频到高频电路的EOS和 ESD防护（小能量）
TSS工作原理
阻断区 雪崩区 负阻区 低阻通态区
GDT工作原理
击穿电压 续流维持电压（20～50V ）
TVS工作原理
二极管工作原理
快速开关二极管 稳压二极管 PIN二极管（低频功率型 ）
高击穿电压、速度快、电容量很小、PN结面 积小、结薄
肖特基二极管（低频整流型功率管）
较低的正向压降（0.2V至0.3V），很小的结电 容，位垒薄
RF接口ESD防护设计难点
阻抗匹配 结电容 寄生电感
限幅 导通电压
结构防护设计
布板（元件位置） 接地（金属部件，单板，设备） 产品材料应用（塑料材料的防静电处理） 屏蔽（接口，开窗，开关，键盘，敏感单元） 增加放电路径长度 包装材料
工艺防护设计
单板布线（边缘，屏蔽） 标识，标签（单板，产品，过程） 制造工具及工序，防静电处理 辅助材料 接地（装备，仪器，工具） 放电处理
快：ps~ns级
GDT
慢：数百ns~us级
TVS
快：ps~ns级
高速开关二极管 快：ps~ns级
TSS
快：ps~ns级
一般：数十~数百pF， EOS和中低频电路的ESD防护
低达几pF
（中等能量）
小：数pF~数百pF， 雷电（大能量） 可低于0.5pF
一般：数十~数百pF， EOS和中低频电路的ESD防护
电路防护设计
静电敏感器件的选用 设计端口ESD防护电路 单板、产品安全测试方法
D o you know ?
过压防护原理和防护器件介绍
过压防护原理 过压防护器件工作机理 防护器件特性对比 接口防护器件结电容要求 低容值防护器件介绍
过压防护原理
高电压------大电流
电压箝位 电流泻放 能量反射衰减