談到ESD防護(hù),應(yīng)用最廣泛的是ESD/TVS管,對于正負(fù)4KV的pin腳不上電ESD測試,也可以僅僅依靠nf級電容完成ESD防護(hù)。下面以一篇實際案例進(jìn)行說明。
實驗要求:正負(fù)4KV對產(chǎn)品connector的Pin腳進(jìn)行ESD測試,connector中的地腳接地;
ESD實驗前后RCL值不大于10%。
實驗現(xiàn)象:發(fā)現(xiàn)有個別pin實驗前后的RCL差值超出了10%。

現(xiàn)象分析:對比實驗pass和實驗fail的pin腳接口電路發(fā)現(xiàn),能夠通過實驗的都是接口有10nf電容(無ESD管/TVS管),未通過實驗的都是接口未添加任何保護(hù)電路的(接口是三極管的基級輸入,查了三極管規(guī)格書,是可以通過HBM模式下的4KV的管腳ESD測試,但是實驗還是失效了),于是給未通過該項測試的pin腳加入10nf對地電容,重新測試該項實驗,實驗通過。

問題分析:
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)靜電放電的電流標(biāo)準(zhǔn)模型為:

電流具有小于1ns的上升沿,通過上升沿跟最大帶寬的計算公式0.35/tr,可得最大帶寬約為500MHz。
靜電產(chǎn)生的輻射場是由放電電流產(chǎn)生的輻射電磁場,根據(jù)人體-金屬模型,接觸放電時的波形和頻譜圖如下所示:

從頻譜圖可以看出頻率的峰值是40MHz左右。對比電容諧振特性曲線圖:

發(fā)現(xiàn)10nf電容對應(yīng)的諧振點最為接近40MHz,所以最終選擇10nf的電容。
查閱相關(guān)資料,因為電容的耐壓值限制,Q=CU,在放電等級很高的情況下,是可能導(dǎo)致電容放電失效的,網(wǎng)上的說法是不能高于4KV(HBM模型)。
思考總結(jié):
1.接口的保護(hù)電路,對于ESD放電等級要求不高的情況下,可以考慮僅僅使用電容保護(hù),優(yōu)點是價格便宜;
2.對于高速信號的接口電路,10nf的電容可能就不一定適用了;
3.對于芯片datasheet中的ESD放電等級一定要通過實驗進(jìn)行驗證。
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為什么pin實驗前后的RCL差值超出了10%?
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