静电放电保护器件种类与特点

静电放电(ESD)是一种意外的快速高压瞬态波形，出现在电路内的导体上。ESD引起的高电压和电流峰值可能导致静电敏感IC等器件发生故障。人际接触是ESD的常见来源。即使人与电路没有直接接触，电容式检测开关等器件也可以允许电荷耦合到电导体上。在ESD放电可能导致电路故障的情况下，需要ESD保护。


电磁干扰(EMI)：电磁辐射的存在，可能会破坏附近的系统。EMI的来源包括电风暴(闪电)，主电源线中断，太阳辐射和附近的电路(电源，变速电机驱动器，电弧焊机等)。


电磁兼容性 (EMC)：衡量系统在以下两方面的能力：


在电磁辐射 (EMI) 下正常工作。


不会发出超过系统类型及其使用环境所定义的法规的EMI。


静电保护器件种类


下表总结了可用于 ESD 保护的不同组件。大致按从最低功率到最高功率分量排序。


MLCC陶瓷电容器


优势：便宜、小


缺点：对高功率ESD事件无效


对高电压|敏感适用于帮助降低由小 ESD 事件引起的电压尖峰


Zenor齐纳二极管


优势：非常严格控制的“接通”电压


缺点：对高功率ESD事件无效


齐纳二极管是雪崩二极管的一种形式，就像TVS一样。主要区别在于，齐纳二极管通常设计用于更清晰的导通特性(用于电压调节目的)，而功耗则更小。


TVS瞬态电压抑制二极管


优势：导通时间快(特别是单向，双向较慢)


可处理中等功率 ESD 事件


缺点：不适合作为单个元件来有效应对高功率ESD事件(需要与MOV，火花间隙或GDT配对)。


MOV(金属氧化物压敏电阻)


优势：通流量大


缺点：累积退化


大漏电流


大电容 (10−1000pF10−1000pF)


气体放电管


优势：可熄灭极高功率 ESD 事件(例如雷击)


缺点：比TVS二极管更笨重、更昂贵


不要具有低而尖锐的导通电压，因此通常与TVS二极管结合使用。


累积降级为高功率事件


GAP火花间隙


火花间隙非常简单(只是PCB层上的铜形状!工作原理与GDT相同，但没有受控的气氛和压力。


标准


IEC-61312-1：雷电电磁脉冲保护，于1995年首次推出。


Telecordia GR-1089核心：电磁兼容性和电气安全 - 网络电信设备的通用标准：电信服务提供商使用。它包含 NEBS(网络设备 - 建筑系统)标准。


IEC 61643-1，第一版，1998年，连接到低压配电系统的浪涌保护器件。最早引用8/20us雷电波形之一。


IEEE C62.41.2，关于低压(1000 V及以下)交流电源电路中浪涌电压特性化的推荐做法。


符合 IEC 61000-4系列标准


IEC 61000-4 完全是关于电磁兼容性 (EMC) 的。


符合 IEC 61000-4-2 标准


例如，上海雷卯 ULC0511CDN ESD 二极管阵列的 ESD 耐压 VESD 的额定值为 ±30kV(符合 IEC61000-4-2(接触)，±30kV，符合 IEC61000-4-2(空气)标准。

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