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想到ESD时需关注的八个重要事实 |
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作者：恩智浦半导体 Benjamin Repp |
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最近，当我从机场安检托盘上取回我的笔记本电脑时，忽然被静电击了一下。这种情况非常常见，当空气比较干燥时，人体积累的静电就会通过所接触的导体进行放电。此时，我脑海中首先想到的是，“天啊！我的电脑最好有ESD保护。”如今随着大多数消费电子产品的便携性越来越好，其接口复杂性也与日俱增，因此，我们必须充分意识到设备遭受ESD损坏的可能性也明显增加了。那么，让我们来想想如何在产品设计中实现ESD保护吧。下面所述的“想到ESD时需关注的八个重要事实”旨在激发这一思维过程，希望能帮助您确定任何电子系统中的关键设计要素，确保其可靠性。
主动硅器件比被动器件更坚固。
聚合物或变阻器之类的被动器件可能在成本上很吸引人，却不具备系统所需的持续保护功能。这些器件在遭受多次ESD事件后不但会性能下降，而且还需要较高的峰值电压才能反应ESD事件，让系統承受较高的箝位电压。相比之下，硅解决方案可以更有效地防止危险电压水平传入系统，且不会受到较弱的被动器件性能降低的困扰。
集成电路的尺寸日益缩小，其抗静电能力也随之减弱。
减少IC芯片（32nm或更小）中的平版印刷节点可能有助于降低生产成本，却增加了芯片遭受ESD损坏的风险（更少的栅极氧化层且无备用硅可用干內部保护电路），因而常需要配备外部ESD保护器件。
图1：持续微型化导致ESD风险增加
布局非常重要。
ESD二极管应尽可能接近ESD源（接口位置），远离您要保护的敏感ASIC电路。
动态电阻越低越好。
选择ESD保护器件时，应仔细查找数据表上的动态电阻参数（并非所有供应商都提供）。与简单的箝位电压相比，低动态电阻设备通常可以更有效地防止ESD损坏。
某些瞬时电压峰值比典型ESD冲击的能量更大
瞬时电压峰值（例如：信号线如以太网端口遭到雷击）通常为非常密集的脉冲，因此可能需要比一般ESD二极管更为强大可靠的解决方案。许多供应商都提供专门对抗此类强力袭击的二极管，通常称为TVS（瞬时电压抑制）二极管。
系统级ESD设计和测试可以提高产品可靠性。
在设计时必须认真考虑那些集成了敏感设备的整体系统。芯片系统的某些物理特性可能会影响设备的抗ESD性能。研究表明，用于生产环境的组件测试标准（如JEDEC JESD22-A114-B (HBM)）还不足以保证产品的稳定性。在具体的应用电路板上按照IEC 61000-4-2标准进行系统级ESD测试才是避免代价高昂的现场故障的最可靠方法。
软重置或锁定的罪魁可能是ESD。
许多人认为ESD仅会对组件造成物理损坏。其实并非总是如此。ESD常会通过系统进行传播，引发随机噪声、信号中断和运行错误等。
接地屏蔽和系统内置接口引脚也无法确保系统远离ESD。
电缆引脚或智能卡同样可能聚集静电电荷，当它们插入系统时，静电会绕过接地屏蔽而对系统直接放电。
上述这些仅是您在为系统添加ESD保护时需要考虑一部分因素，但是应当有助您找到正确的方向。很幸运，我的笔记本电脑端口拥有很好的ESD保护，在经历了机场虚惊之后，现在仍然运行良好。我希望您的产品也具有同样的优良品质。(end)
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(9/20/2012) |
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