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ESD的抑制使用壓敏電阻或空隙型式元件

ESD的抑制使用壓敏電阻或空隙型式元件
 
愈來愈多的電子設備提供輸入/輸出端口, 特別是USB端口. 對於這些端口, 有一些技術經常使用來抑制ESD的發生. 將會討論這個應用特色與這些技術並且焦點集中在兩種比較流行的元件: 多層壓敏電阻(Multilayer Varistors ) 與空隙型式抑制元件(Gap Type Suppression Devices).
 

 
箝位與消弧保護曲線
壓敏電阻的電壓-電流特性(V-I characteristic) 是一個箝位型式的反應. 箝位反應是一個很好的方式當壓敏電阻操作在寬廣的電壓範圍吸收高能量與高電流. 箝位型元件是一般具有更低的標稱或崩潰電壓. 其缺點是箝位型元件的特性是天生具有較高的漏電流. 此外, 箝位型多層壓敏電阻結構設計是為了低電壓箝位而限制能力去減少電容值. 較高的電容值在高速訊號傳輸會導致訊號失真. 然而, 需要低電容值與最好的保護應用是金屬氧化壓敏電阻(MOV)在 ESD的保護. 對於低到中速度的資料傳輸端口或電源端口的保護, Stackpole的ZVE 系列是一個理想的壓敏電阻.
 
空隙型式抑制元件有一個消弧型式的電壓-電流(V-I)特性. 一個消弧型式反應被實現是當空隙材料變成離子化後將有效地減少在兩個接觸面的電阻值而引導電流流過.因此空隙型式元件需要一個有點高的觸發電壓去開始導通, 但是之後電壓將被箝制住在一個特定的低電壓. 這些元件的型式具有非常低的漏電流與最低的電容值. 空隙型式的抑制器, Stackpole的ESD與ESDU系列是個理想的保護元件對於高速傳輸資料端口, 例如USB與HDMI.
 
ZVE系列ESD抑制壓敏電阻
 
ZVE系列壓敏電阻可用的晶片尺寸有0603, 0805, 1206與1210. 工作電壓是14 Vrms 與18 Vdc其箝位電壓在50 V.  ZVE是符合標準IEC-1000-4-2的ESD抑制. ZVE系列的電容值範圍是從75 pF 到 400 pF.  ZVE系列的操作溫度範圍是從-55°C到+125°C而且這些元件有非常低的有機物含量來改善可燃性的等級.壓敏電阻經常用在電路板上的I/O口, 例如打印機 (Printer) 與其他電腦周邊, 可攜式電子設備與工業設備.

 
ESD / ESDU 高速 ESD抑制器
 
ESD與ESDU系列是空氣隙低電容值的ESD抑制器. 目前提供貼片尺寸0402與0603其工作電壓從3.3 Vdc到24 Vdc. 150V與250V的觸發地電壓以及個別是17V與25V的箝位電壓. ESD系列具有小於0.2pF的電容值與ESDU具有小於0.05pF的電容值. 這個優異的低電容值在高速USB與HDMI資料傳輸端口是無訊號損失.ESD 與ESDU的ESD測試級別是符合標準IEC 61000-4-2 8KV 直接放電(Direct Discharge)與15KV空氣放電(Air Discharge) 保護. 反應時間是小於1 nS與漏電流一般小於1 nA.
 
 
其他ESD抑制技術
 
大部分空隙型式的抑制器使用聚合材料(Polymeric Material)去維持它們的空隙. 這些元件的型式在高準位的抗ESD脈衝也具有低漏電流與低崩潰電壓; 然而聚合材料空隙的ESD抑制器有較高的觸發與較高的箝位電壓且高於空氣隙(Air Gap)的抑制器, 例如Satckpole的ESD與ESDU系列.
 
TVS二極體也經常使用在ESD抑制上. 他們提供低的觸發電壓與低的箝位電壓以及具有多種尺寸.他們可以提供在單向或雙向保護 (雖然雙向元件更貴). 不幸地是TVS二極體具有較高的漏電流以及常常無法達到低於1.5pF的電容值. 這使得TVS二極體不適合用於在高速傳輸訊號的ESD保護.
 
 
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