保護敏感IC元件
保護敏感ic元件為了成本，集成度和性能等指標，采用高速串行數據接口，并且減小半導體制造布局是非常有必要的。但這種較小的器件更容易受到較低電壓和電流所造成的靜電損傷。另外，用于高速數據線上的低電容esd保護器件在電容減小的同時，動態電阻會變大，這會使它們保護系統敏感ic元件的能力變差。
對于傳統的esd保護方案，強大的靜電放電保護與良好的信號完整性是一對矛盾。有一些asic根本無法在保證信號完整性的同時，有效地進行esd保護。
數據表說明書
系統設計者通常用器件數據表上標注的esd等級來比較其esd保護能力。然而這些等級僅僅適用于單獨的esd器件，而不代表它們所在的工作系統。
一個esd等級標注為8kv的設備，可能會使2kv或者更低的系統級測試失敗。有時，一個標注為15kv的器件對系統提供的保護可能還不如一個8kv的器件。大多數系統設計者用來比較esd器件的主要參數根本無法顯示實際的系統層次的性能。
系統ic常常會因為過電壓、過電流或者同時受到兩者的作用而受損。很多系統設計者都知道連續電壓會使ic遭到損傷，卻沒有意識到大電流往往是esd損傷的真正原因。
圖1 在傳統的esd保護體系中，靜電放電保護與信號的完整性是一對矛盾
esd保護器件可以將大部分電流引入地下，并且將作用于asic之上的電壓限制在擊穿電壓之內。理論上，我們可以通過比較它們的鉗位電壓和剩余電流（未被esd器件分流的電流），來比較esd器件的性能。但是，實際情況卻遠不是如此。
鉗位電壓
在實際測試中，廠家所發布的鉗位電壓是在給器件施加一個上升時間為 8μs，持續20μs的脈沖的情況下確定的。
大多數產品數據表所示的鉗位電壓都是通過對器件施加1a脈沖確定的，有時也會采用電流強度更高的脈沖。這種脈沖可重復獲得，并易于測量，因此被廣泛采用。但不幸的是，這種脈沖并不等價于esd脈沖。esd脈沖只有1ns的上升時間，持續60ns。除此之外，iec 61000-4-2第4級電擊中，峰值電流為30ａ的鉗位電壓和在1a脈沖作用下也有很大區別。
采用標準1a脈沖，大多數半導體esd保護二極管的鉗位電壓一般都會標注在8～15v之間。但在8kv的iec 61000－4－2標準測試中，這些二極管的峰值鉗位電壓則會達到50～100v，這是由二極管的其他特征，如動態電阻值所決定的。
有一些esd制造商還會提供esd脈沖波形圖，但是這同樣很容易讓人誤解。例如，制造商經常采用衰減器來保護測試儀器不受損傷。可是數據表中的波形圖并沒有將衰減器的影響包括在內，這會使標注的鉗位電壓存在5～10倍的誤差。
雖然不能僅僅通過大多數數據表上提供的鉗位電壓來比較esd的性能，但是，通過仔細閱讀分析它，我們卻可以了解器件的相對性能。
其他因素
被保護asic的鉗位電壓基于幾項因素，包括esd二極管的擊穿電壓，二極管的動態電阻以及流過二極管的電流量。雖然數據表上標注的鉗位電壓并不準確（通過對其施加8～20μs的脈沖電壓來實現，與實際esd脈沖有很大區別），但是我們同樣可以恰當地利用它們來比較器件的性能。
在簡化模型中，鉗位電壓會隨著電流線性增加，這個函數的斜率就是二極管的動態電阻。
大多數esd器件制造商都會提供1a鉗位電壓值，動態電阻值，或者兩個不同電流強度時的鉗位電壓值。這樣，我們很容易就能計算出器件的動態電阻。例如，一個器件在1a電流下的鉗位電壓為10v，而在5a電流下鉗位電壓為15v，那它的動態電阻就等于(15-10)/(5-1)=1.25ω
動態電阻值是確定實際鉗位電壓時最重要的因素。考慮兩種器件，一個在1.0a電流強度下具有8v鉗位電壓的器件，一個在1.0a電流強度下具有10v鉗位電壓的器件，哪一個在esd沖擊中的表現會更好？
8v的鉗制也許看起來會更好，但這或許不是真的。假如ｂ器件（10v鉗位電壓）的動態電阻僅為1ω，而8v鉗位電壓器件的動態電阻達到了2ω，那么30a的電流下，ａ器件的鉗位電壓就為8＋29×2＝66v，而器件ｂ卻為10 + 29×1 = 39 v。這樣ｂ就成為更好的選擇。
通過asic的電流大小也與保護電路的動態電阻有關。當電路的動態電阻增加時，被保護器件中的電流也會成比例增加，從而導致esd損傷的可能性增大。
設計者應該選擇一種保護器件，使它分流盡可能多的電流，并使通過asic的剩余電流盡可能的減小。這個電流會隨著系統的不同而不同，所以不能按數據表上的值照搬。不幸的是，很多情況下，esd保護器件制造商不會為用戶提供直接的動態電阻值。不過這可以通過幾組鉗位電壓值來估計。
通常，esd二極管的動態電阻在1～3ω之間，而變阻器和干擾抑制器之類的其他器件的動態電阻則有20～40ω。可見，esd二極管是靜電放電保護的選擇。
傳統的esd保護措施
圖１所示是發生擊穿時，傳統的、單級esd保護器件所起的作用。其中包括：（1）電壓被鉗制在一個較低的水平，以盡量減小asic兩端的電壓。（2）保護器件將電流旁路至地面，避開了asic元件。（3）esd電擊結束后，保護器件將恢復到高阻狀態。有些器件，比如聚合物，可能需要24小時才能恢復到初始狀態，所以理解這個特性非常重要。
減小esd保護器件的動態電阻將會減小asic兩端的鉗位電壓，并會減小漏電流。隨著的asic元件越來越敏感，傳統的esd保護方案已經無法為一些asic提供足夠的保護。
新型解決方案
cmd的picoguard xp等方案的特點是一種創新的兩級設計，將兩級esd保護和電阻串聯，放在同一個封裝內，以減少到達asic的電流。它的工作原理如下：
● 系統從級開始鉗制。級的漏電流通過串聯電阻進入系統的第二級。
● 級漏電流中的大部分都被第二級從連接到asic的通路中分流，與單鉗制保護架構相比，這樣做顯著減少了asic處的電流。通過這種二級鉗制，同樣也可以減小鉗位電壓。
在一個例子中，采用cm1231，asic的鉗位電壓從傳統esd二極管的6kv以下增加到10kv以上。cm1231是采用picoguard xp構架的器件。
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一個esd等級標注為8kv的設備，可能會使2kv或者更低的系統級測試失敗。有時，一個標注為15kv的器件對系統提供的保護可能還不如一個8kv的器件。大多數系統設計者用來比較esd器件的主要參數根本無法顯示實際的系統層次的性能。
系統ic常常會因為過電壓、過電流或者同時受到兩者的作用而受損。很多系統設計者都知道連續電壓會使ic遭到損傷，卻沒有意識到大電流往往是esd損傷的真正原因。
圖1 在傳統的esd保護體系中，靜電放電保護與信號的完整性是一對矛盾
esd保護器件可以將大部分電流引入地下，并且將作用于asic之上的電壓限制在擊穿電壓之內。理論上，我們可以通過比較它們的鉗位電壓和剩余電流（未被esd器件分流的電流），來比較esd器件的性能。但是，實際情況卻遠不是如此。
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在實際測試中，廠家所發布的鉗位電壓是在給器件施加一個上升時間為 8μs，持續20μs的脈沖的情況下確定的。
大多數產品數據表所示的鉗位電壓都是通過對器件施加1a脈沖確定的，有時也會采用電流強度更高的脈沖。這種脈沖可重復獲得，并易于測量，因此被廣泛采用。但不幸的是，這種脈沖并不等價于esd脈沖。esd脈沖只有1ns的上升時間，持續60ns。除此之外，iec 61000-4-2第4級電擊中，峰值電流為30ａ的鉗位電壓和在1a脈沖作用下也有很大區別。
采用標準1a脈沖，大多數半導體esd保護二極管的鉗位電壓一般都會標注在8～15v之間。但在8kv的iec 61000－4－2標準測試中，這些二極管的峰值鉗位電壓則會達到50～100v，這是由二極管的其他特征，如動態電阻值所決定的。
有一些esd制造商還會提供esd脈沖波形圖，但是這同樣很容易讓人誤解。例如，制造商經常采用衰減器來保護測試儀器不受損傷。可是數據表中的波形圖并沒有將衰減器的影響包括在內，這會使標注的鉗位電壓存在5～10倍的誤差。
雖然不能僅僅通過大多數數據表上提供的鉗位電壓來比較esd的性能，但是，通過仔細閱讀分析它，我們卻可以了解器件的相對性能。
其他因素
被保護asic的鉗位電壓基于幾項因素，包括esd二極管的擊穿電壓，二極管的動態電阻以及流過二極管的電流量。雖然數據表上標注的鉗位電壓并不準確（通過對其施加8～20μs的脈沖電壓來實現，與實際esd脈沖有很大區別），但是我們同樣可以恰當地利用它們來比較器件的性能。
在簡化模型中，鉗位電壓會隨著電流線性增加，這個函數的斜率就是二極管的動態電阻。
大多數esd器件制造商都會提供1a鉗位電壓值，動態電阻值，或者兩個不同電流強度時的鉗位電壓值。這樣，我們很容易就能計算出器件的動態電阻。例如，一個器件在1a電流下的鉗位電壓為10v，而在5a電流下鉗位電壓為15v，那它的動態電阻就等于(15-10)/(5-1)=1.25ω
動態電阻值是確定實際鉗位電壓時最重要的因素。考慮兩種器件，一個在1.0a電流強度下具有8v鉗位電壓的器件，一個在1.0a電流強度下具有10v鉗位電壓的器件，哪一個在esd沖擊中的表現會更好？
8v的鉗制也許看起來會更好，但這或許不是真的。假如ｂ器件（10v鉗位電壓）的動態電阻僅為1ω，而8v鉗位電壓器件的動態電阻達到了2ω，那么30a的電流下，ａ器件的鉗位電壓就為8＋29×2＝66v，而器件ｂ卻為10 + 29×1 = 39 v。這樣ｂ就成為更好的選擇。
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通常，esd二極管的動態電阻在1～3ω之間，而變阻器和干擾抑制器之類的其他器件的動態電阻則有20～40ω。可見，esd二極管是靜電放電保護的選擇。
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減小esd保護器件的動態電阻將會減小asic兩端的鉗位電壓，并會減小漏電流。隨著的asic元件越來越敏感，傳統的esd保護方案已經無法為一些asic提供足夠的保護。
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● 級漏電流中的大部分都被第二級從連接到asic的通路中分流，與單鉗制保護架構相比，這樣做顯著減少了asic處的電流。通過這種二級鉗制，同樣也可以減小鉗位電壓。
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