靜電是一種客觀存在的自然現(xiàn)象，產(chǎn)生的方式多種，如接觸、摩擦、電器間感應(yīng)等。靜電的特點是長時間積聚、高電壓、低電量、小電流和作用時間短的特點。

　　人體自身的動作或與其他物體的接觸，分離，摩擦或感應(yīng)等因素，可以產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的靜電。靜電在多個領(lǐng)域造成嚴(yán)重危害。摩擦起電和人體靜電是電子工業(yè)中的兩大危害，常常造成電子電器產(chǎn)品運行不穩(wěn)定，甚至損壞。

　　生產(chǎn)過程中靜電防護的主要措施為靜電泄露、耗散、中和、增濕，屏蔽與接地。人體靜電防護系統(tǒng)主要有防靜電手腕帶、腳腕帶、腳跟帶、工作服、鞋襪、帽、手套或指套等組成，具有靜電泄放，中和與屏蔽等功能。

　　esd保護對高密度、小型化和具有復(fù)雜功能的電子設(shè)備而言具有重要意義。本文探討了采用TVS二極管防止esd時，最小擊穿電壓和擊穿電流、最大反向漏電流和額定反向關(guān)斷電壓等參數(shù)對電路的影響及選擇準(zhǔn)則，并針對便攜消費電子設(shè)備、機頂盒、以及個人電腦中的視頻線路保護、USB保護和RJ-45接口等介紹了一些典型應(yīng)用。

　　隨著移動產(chǎn)品、打印機、PC，DVD、機頂盒（STB）等產(chǎn)品的迅速發(fā)展，消費者正要求越來越先進的性能。半導(dǎo)體組件日益趨向小型化、高密度和功能復(fù)雜化，特別是像時尚消費電子和便攜式產(chǎn)品等對主板面積要求嚴(yán)格的應(yīng)用很容易受到靜電放電的影響。一些采用了深亞微米工藝和甚精細(xì)線寬布線的復(fù)雜半導(dǎo)體功能電路，對電路瞬變過程的影響更加敏感，將導(dǎo)致上述的問題更加激化。

　　esd保護原理

　　電路保護元件存在幾種技術(shù)，當(dāng)選擇電路保護元件時，若設(shè)計師選擇不當(dāng)?shù)谋Ｗo器件將只能提供錯誤的安全概念。電路保護元件的選擇應(yīng)根據(jù)所要保護的布線情況、可用的電路板空間以及被保護電路的電特性來決定。此外，了解保護元件的特性知識也非常必要，需要考慮的重要因素之一是器件的箝位電壓。所謂箝位電壓是在esd器件里跨在瞬變電壓消除器（TVS）上的電壓，它是被保護IC的應(yīng)變電壓。

　　因為利用先進工藝技術(shù)制造的IC電路里氧化層比較薄，柵極氧化層更易受到損害。這意味著較高的箝位電壓將在被保護IC器件上產(chǎn)生較高的應(yīng)變電壓，并且增加了失效的概率。

　　很多保護元件都被設(shè)計成可吸收大量的能量，由于元件結(jié)構(gòu)或設(shè)計上的原因也導(dǎo)致其具有很高的箝位電壓。由于變阻器的箝位電壓太高，他們不能夠提供有效的esd保護。此外，由于變阻器的高電容他們也不能給高速數(shù)據(jù)線路提供保護。TVS二極管正是為解決此問題而產(chǎn)生的，它已成為保護便攜電子設(shè)備的關(guān)鍵性技術(shù)。

　　TVS二極管是專門設(shè)計用于吸收esd能量并且保護系統(tǒng)免遭esd損害的固態(tài)元件。如果應(yīng)用得當(dāng)，TVS二極管將限制跨在被保護器件上的電壓剛好高過額定工作電壓，但是卻遠(yuǎn)低于破壞閾值電壓。

　　值得注意的是，不管選擇怎樣的TVS器件，它們在電路板上的布局非常重要。TVS布局前的導(dǎo)線長度應(yīng)該減到最小，因為快速（0.7ns）esd脈沖可能產(chǎn)生導(dǎo)致TVS保護能力下降的額外電壓。

　　esd保護典型電路

　　我們經(jīng)常可以見到的esd保護電路如下圖：

　　RJ-45（10/100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)）

　　RJ-45接口廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)連接的接口設(shè)備上，典型的應(yīng)用就是10/100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

　　視頻線路的保護

　　目前視頻常見的輸出端口設(shè)計有D-SUB、DVI（28線）、SCART（19線）和D-TERMINAL（主要日系產(chǎn)品在用）。視頻數(shù)據(jù)線具有高數(shù)據(jù)傳輸率，數(shù)據(jù)傳輸率高達480Mbps，有的視頻數(shù)據(jù)傳輸率達到1G以上，因而要選擇低電容TVS，它通常是將一個低電容二極管與TVS二極管串聯(lián)，以降低整個線路的電容（可低于3pF），達到高速率回路的要求。上海雷卯電子公司的ULC0524P具有良好的低電容特性，能夠提供4路esd保護，而它的后繼產(chǎn)品SRDA05-6能夠提供多達6路esd保護。SRDA05-X系列產(chǎn)品適用于所有高速通訊線路的保護。

　　SIM卡數(shù)據(jù)線路保護

　　SIM卡數(shù)據(jù)線路保護一直是各個公司的產(chǎn)品重點，而且專門為此類端口設(shè)計的集esd（TVS）/EMI/RFI防護于一個芯片的器件，充分體現(xiàn)了片式器件的無限集成方案。

　　按鍵/開關(guān)

　　對于按鍵和開關(guān)回路，這些回路的數(shù)據(jù)率很低，對器件的電容沒有特殊要求，用普通的TVS陣列都可以勝任。 以上器件都是用在手機上的esd防護，其實就是一個5V的防靜電的，可以滿足靜電的需求。

　　硬件設(shè)計要注意的問題

　　由于國外進口電子產(chǎn)品時均要求通過靜電測試，這就要求我們設(shè)計產(chǎn)品時應(yīng)充分考慮esd問題，在硬件的設(shè)計上應(yīng)該注意的有以下幾個方面的問題：

　　首先，靜電會通過兩種渠道在傳播，一種是感應(yīng)的空氣放電，另外一種是傳導(dǎo)；感應(yīng)的空氣放電主要防護措施是屏蔽，主要考慮結(jié)構(gòu)等方面的問題；傳導(dǎo)的防護主要是吸收，我們只要在需要保護的端口前增加esd即可；

　　其次，在我們增加保護器件esd時，盡量遠(yuǎn)離受保護的端口而盡量靠近靜電到入口；

　　在次，在設(shè)計PCB時經(jīng)過esd期間的線路，盡量產(chǎn)生銳角；

　　最后，應(yīng)該重點考慮受保護器件的地線走向問題，是否也是全部納入受保護的范疇，否則在做靜電反向脈沖測試時，無法達到正向脈沖的等級。

　　在針對不同用途選擇器件時，要避免使器件工作在其設(shè)計參數(shù)極限附近，還應(yīng)根據(jù)被保護回路的特征及可能承受esd沖擊的特征選用反應(yīng)速度足夠快、敏感度足夠高的器件，這對于有效發(fā)揮保護器件的作用十分關(guān)鍵，另外集成了其它功能的器件也應(yīng)當(dāng)首先考慮。