onsemi ESD7016、SZESD7016：USB 3.0 接口的 ESD 保護(hù)利器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，靜電放電（ESD）保護(hù)是至關(guān)重要的一環(huán)，特別是對(duì)于高速數(shù)據(jù)接口，如 USB 3.0。今天我們就來(lái)詳細(xì)了解一下 onsemi 的 ESD7016 和 SZESD7016 這兩款 ESD 保護(hù)二極管，看看它們是如何為 USB 3.0 接口提供可靠保護(hù)的。

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產(chǎn)品概述

ESD7016 和 SZESD7016 是專(zhuān)門(mén)為保護(hù) USB 3.0 接口而設(shè)計(jì)的浪涌保護(hù)器件。它們將兩個(gè)超高速對(duì)（D+、D -）和 Vbus 線路集成到一個(gè)保護(hù)產(chǎn)品中，具有超低電容和低 ESD 鉗位電壓的特點(diǎn)，非常適合保護(hù)對(duì)電壓敏感的高速數(shù)據(jù)線。其流通式封裝便于 PCB 布局，并且能夠匹配走線長(zhǎng)度，以保持高速差分線之間的一致阻抗。

產(chǎn)品特性

低電容

這兩款器件的典型電容僅為 0.15 pF（I/O 到 GND），如此低的電容值能夠有效減少對(duì)高速信號(hào)的影響，確保信號(hào)的完整性。在高速數(shù)據(jù)傳輸中，電容過(guò)大可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真、衰減等問(wèn)題，而 ESD7016 和 SZESD7016 的低電容特性很好地解決了這一問(wèn)題。大家在設(shè)計(jì)高速接口時(shí)，是否也會(huì)特別關(guān)注電容值對(duì)信號(hào)的影響呢？

低 ESD 鉗位電壓

能夠?qū)?ESD 事件期間的電壓限制在較低水平，為敏感電路元件提供可靠保護(hù)。對(duì)于 USB 3.0 接口這樣的高速、高靈敏度接口，低鉗位電壓可以降低 ESD 對(duì)接口芯片的損害風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)

滿足 IEC 61000 - 4 - 2（Level 4）標(biāo)準(zhǔn)，這意味著它們能夠承受較高的 ESD 沖擊，為設(shè)備提供符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)。在實(shí)際應(yīng)用中，符合標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)器件可以讓我們更加放心地設(shè)計(jì)和使用設(shè)備。

汽車(chē)級(jí)應(yīng)用

SZ 前綴的 SZESD7016 適用于汽車(chē)和其他有獨(dú)特場(chǎng)地和控制變更要求的應(yīng)用，并且通過(guò)了 AEC - Q101 認(rèn)證，具備生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序（PPAP）能力。這為汽車(chē)電子等對(duì)可靠性要求極高的領(lǐng)域提供了可靠的 ESD 保護(hù)解決方案。

無(wú)鉛封裝

這兩款器件均采用無(wú)鉛封裝，符合環(huán)保要求，響應(yīng)了當(dāng)前電子行業(yè)的綠色發(fā)展趨勢(shì)。

電氣特性

反向工作電壓

反向工作電壓（VRWM）最大為 5.0 V（I/O 引腳到 GND），這決定了器件在正常工作時(shí)能夠承受的反向電壓范圍。

擊穿電壓

擊穿電壓（VBR）在 IT = 1 mA（I/O 引腳到 GND）時(shí)，最小值為 5.5 V，這是器件開(kāi)始導(dǎo)通的電壓值。

反向泄漏電流

反向泄漏電流（R）在 VRWM = 5 V（I/O 引腳到 GND）時(shí)，最大值為 1.0 μA，較小的泄漏電流可以減少功耗，提高器件的效率。

鉗位電壓

不同測(cè)試條件下的鉗位電壓有所不同。例如，在 (I{PP}=1 ~A)（8×20 μs 脈沖，I/O 引腳到 GND）時(shí)，鉗位電壓（VC）最大為 10 V；在 IEC61000 - 4 - 2 ±8 kV 接觸測(cè)試時(shí)，鉗位電壓需要參考圖 1 和圖 2；在 TLP 測(cè)試中，當(dāng) (I{PP}=pm 8 ~A) 時(shí)，鉗位電壓為 14.6 V，當(dāng) (I_{PP}=pm 16 ~A) 時(shí)，鉗位電壓為 20.5 V。這些鉗位電壓數(shù)據(jù)反映了器件在不同 ESD 沖擊下的保護(hù)能力。

結(jié)電容

結(jié)電容（CJ）在 VR = 0 V，f = 1 MHz（I/O 引腳和 GND 之間）時(shí)，典型值為 0.15 pF，最大值為 0.20 pF；結(jié)電容差值（ΔCJ）在相同條件下典型值為 0.03 pF。低結(jié)電容和小的電容差值有助于保持信號(hào)的高速傳輸和穩(wěn)定性。

最大額定值

工作結(jié)溫范圍

工作結(jié)溫范圍（TJ）為 - 55 到 +125 °C，這表明器件能夠在較寬的溫度環(huán)境下正常工作，適用于各種不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

儲(chǔ)存溫度范圍

儲(chǔ)存溫度范圍（Tstg）為 - 55 到 +150 °C，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，器件的性能和可靠性能夠得到保證。

引腳焊接溫度

引腳焊接溫度（TL）最大為 260 °C（10 秒），在焊接過(guò)程中需要注意控制焊接溫度和時(shí)間，以避免對(duì)器件造成損壞。

ESD 承受能力

IEC 61000 - 4 - 2 接觸（ESD）和空氣（ESD）均能承受 ±15 kV 的沖擊，這體現(xiàn)了器件強(qiáng)大的 ESD 保護(hù)能力。

應(yīng)用與測(cè)試

典型應(yīng)用

主要應(yīng)用于 USB 3.0 接口，能夠?yàn)?USB 3.0 設(shè)備提供可靠的 ESD 保護(hù)，確保設(shè)備在日常使用中免受靜電干擾。

ESD 電壓鉗位

對(duì)于敏感電路元件，將 ESD 事件期間 IC 所承受的電壓限制在盡可能低的水平非常重要。ESD 鉗位電壓是指在 ESD 事件期間，ESD 保護(hù)二極管兩端的電壓降。onsemi 通過(guò)示波器截圖的方式展示了 ESD 保護(hù)二極管在 ESD 脈沖時(shí)域內(nèi)的整個(gè)電壓波形，具體可參考 AND8307/D 和 AND8308/D 文檔。大家在實(shí)際測(cè)試中，是否也會(huì)采用類(lèi)似的方法來(lái)觀察 ESD 保護(hù)效果呢？

傳輸線脈沖（TLP）測(cè)量

TLP 測(cè)量提供了電流與電壓（I - V）曲線，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是通過(guò)從充電傳輸線發(fā)出的 100 ns 長(zhǎng)矩形脈沖獲得的。TLP I - V 曲線能夠準(zhǔn)確展示 ESD 保護(hù)器件的 ESD 能力，因?yàn)槠鋽?shù)十安培的電流水平和小于 100 ns 的時(shí)間尺度與 ESD 事件相匹配。通過(guò)比較 8 kV IEC 61000 - 4 - 2 電流波形與 8 A 和 16 A TLP 電流脈沖，可以更直觀地了解器件的 ESD 保護(hù)性能。

封裝與尺寸

這兩款器件采用 UDFN8 封裝，封裝尺寸為 3.3x1.0，引腳間距為 0.4P。文檔中詳細(xì)給出了封裝的機(jī)械尺寸圖和推薦的焊接 footprint，在進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格按照這些尺寸要求進(jìn)行布局，以確保器件的正常安裝和使用。

總之，onsemi 的 ESD7016 和 SZESD7016 為 USB 3.0 接口提供了高性能的 ESD 保護(hù)解決方案。它們的低電容、低鉗位電壓、符合標(biāo)準(zhǔn)以及良好的封裝設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，使其成為電子工程師在設(shè)計(jì) USB 3.0 設(shè)備時(shí)的理想選擇。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過(guò)這兩款器件呢？有沒(méi)有遇到過(guò)什么問(wèn)題或有什么獨(dú)特的使用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。