高速數(shù)據(jù)應(yīng)用中ESD抑制技術(shù)簡(jiǎn)介

圖2 基于空氣-間隙的器件在經(jīng)歷1000次脈沖沖擊后性能特點(diǎn)也相當(dāng)穩(wěn)定

應(yīng)用及終端產(chǎn)品
許多高速數(shù)據(jù)應(yīng)用和終端產(chǎn)品采用混合式保護(hù)方式，在數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線上采用基于間隙的器件，在電源連接部分采用多層壓敏電阻或基于硅的瞬態(tài)電壓抑制二極管。例如，USB接口的D+和D–線要求高速保護(hù)，這可以采用分立的芯片利用附加的多層壓敏電阻或瞬態(tài)電壓抑制器件用于VDD電源保護(hù)。PC、筆記本電腦、上網(wǎng)本等產(chǎn)品中常常需要多個(gè)USB接口連接。

對(duì)于這些設(shè)備，兩個(gè)分離的端口的數(shù)據(jù)線對(duì)（data line pairs）可以采用在USB控制器和端口之間的一個(gè)單芯片陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能（如圖3所示）。理想情況下，靜電放電抑制器件應(yīng)該盡可能地在物理上靠近USB端口，以保證提供合適的電路保護(hù)。

圖3 兩個(gè)分離的端口的數(shù)據(jù)線對(duì)可以采用在USB控制器和端口之間的一個(gè)單芯片陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能

現(xiàn)在，在高清電視和顯示器中，HDMI連接已經(jīng)非常普遍。這些連接器共擁有19個(gè)引腳，包括：3個(gè)數(shù)據(jù)通道對(duì)（data channel pairs）（每個(gè)帶一個(gè)地）、一個(gè)TMDS對(duì)（加上地）、DDC數(shù)據(jù)、時(shí)鐘、CE遠(yuǎn)程線，所有這些都需要高速保護(hù)。通過(guò)將2個(gè)數(shù)據(jù)通道對(duì)采用一個(gè)陣列，另一個(gè)數(shù)據(jù)通道對(duì)與TMDS時(shí)鐘對(duì)采用一個(gè)陣列，則只需要兩個(gè)靜電放電抑制陣列，即可對(duì)8個(gè)高速連接提供有效的保護(hù)，剩下的3個(gè)（DDC數(shù)據(jù)、時(shí)鐘、CE遠(yuǎn)程線）可以采用分立的靜電放電抑制芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、PDA中常用的小型存儲(chǔ)卡的保護(hù)相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較簡(jiǎn)單了，唯一不同的一點(diǎn)要求是器件的尺寸要小，像0402尺寸的器件就可以很好地滿足要求。

雖然0201尺寸的器件還不能確定什么時(shí)候會(huì)面市，但可以預(yù)見(jiàn)將來(lái)會(huì)出現(xiàn)0201尺寸的器件。對(duì)這些SIM卡，常用分立的高速抑制芯片來(lái)保護(hù)I/O、時(shí)鐘、復(fù)位引腳，而VCC電源引腳則采用多層壓敏電阻或瞬態(tài)抑制器件來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

由USB、HDMI、DVI以及其他的高速接口帶來(lái)的更快的數(shù)據(jù)通信速率，使得過(guò)去傳統(tǒng)的ESD解決方案不再有效。多層壓敏電阻和基于硅的瞬態(tài)電壓抑制器件具有太高的電容，導(dǎo)致無(wú)法保證高速數(shù)據(jù)通信時(shí)的不失真和插入損耗。新型的基于間隙的器件將有效電容大大降低，達(dá)到0.05pF或者更低。此外，基于間隙的器件可提供非常低的漏電流和極高的穩(wěn)定性，甚至可以經(jīng)受上千次的ESD事件。近期的技術(shù)突破使得比聚合物器件具有更低電容和更低觸發(fā)電壓，以及鉗位電壓的基于空氣間隙的ESD抑制器件成為現(xiàn)實(shí)。低觸發(fā)電壓和低鉗位電壓意味著可實(shí)現(xiàn)更精確的保護(hù)，以及更少的來(lái)自ESD的能量到達(dá)敏感器件，以得到更長(zhǎng)久的可靠性。