ESD himoyalari diodi ishlangan principi

Elektrostatik oshqin (ESD) - bu elektrik oshqini potentsial farqi orqali singari obyektlar orasida qisqa vaqt ichida bo'lishi mumkin bo'lgan fenomen. Bu, to'g'ri kelgan elektronik qurilmalarga asosiy zarar berishi mumkin. Elektronika o'zgaruvchanlik va kichiklashtirishga yo'naltirilganligi sababli, ESD himoyalash talablari ko'proq sertalashgan. ESD himoyalash diodlari, effektiv va ishonchli himoyalash komponentlari sifatida, siyaloq interfeyslari va quvvat kirishlariga kabi muhim nuqtalarda keng tarqalgan.

1. ESD himoyalash diodining asosiy ishlash printsipi

ESD himoyalash diodlari umuman aks qarshi energiya bilan PN juntsiyadan tashkil topgan. Ularning asosiy mekhanizmi, diodning buzilish xususiyatlariidan foydalanib, tashqi yuqori voltaj (masalan, ESD surgi) berilganda, o'sha jarayonni tezda zem ga o'tkazib, keyinchalik komponentlarni zarardan himoya qiladi.

Oddiy ish rejimi: Harakat signali voltajining (V _Ichida ) 0 dan Maksimal Aylantirilgan Ish Voltaji (V _RWM ) oralig'ida bo'lganda, diod o'z ichki kapatsit kabi ishlashni to'xtatadi (CT).

Ko'paytirilgan voltajda o'tkazish: Voltaj muvaffaqiyatsiz bo'lib, Sharoit Voltaji (V _Z ), диод обратный разряд режимiga kiradi, to'qim o'tkazadi va voltajni belgilangan sathga sabablaydi (V _C ) yukni himoyalash uchun.

To'qim o'tkazish holatida, ESD himoya diodi sabablangan voltaj manba va dinamik mumuniyat seriyal bog'lanishi deb model qilinadi (R _DYN ). Uning sabablash performansiga uni ichki strukturasidan ko'p keladi.

(Tasvir: ESD Himoya Diodining Ulaniishi uchun Masalan)

(Tasvir: ESD Himoya Diodining Tenglayici Skemasi)

2. Asosiy Elektrik Parametrlarini Tahlil Qilish

V _RWM (Eng Katta Teskari Ishlash Voltaji): Qurilmaga teskari holatda ishga tushmasdan ishlatish mumkin bo'lgan eng yuqori voltaj.

V _Z (Sharoit Voltaji): Qurilma teskari holatda ishga tushish boshlaydigan eng past voltaj, uning javob berish sharoitini belgilaydi.

V _C (Taqiq qilish voltaji): Ma'lum bir to'qimda qurilmada o'tish jarayonidagi voltaj, bu himoyalarning kuchini to'g'ri ravishda aniqlaydi.

R _DYN (Dinamik muqavimat): O'tish jarayonidagi ichki muqavimat, bu voltajning pastga tushishi uchun ta'sir etadi. Kattaroq qiymatlar tercih etiladi.

CT (Junction Kapatsitasi): O'chirilgan holatda ko'rsatiladigan parazit kapatsitasi, bu tez signallar integriteti uchun muhim va kamaytirilishi kerak.

3. Ishlashdagi teng ekvivalent shemalar

ESD daqiqalari ikkita tipik ish holatiga ega:

Oddiy shartlarda qurilma kichik kondensator sifatida ishlaydi va asosan yuqori chastotali performansga ta'sir etadi.

ESD to'kimi bo'lganda, daod tez orada o'tqazish rejimiga o'tadi va tenglamali seriyaviy muqavimat va voltaj manbasi dan iborat cheklash yo'li shakillantiradi.

Amaliyotda, ESD voltaji juda charchaq yetib chiqadigan tomon bilan (<1 ns). Bu vaqtning bir qismida, PCB urinishlari parasit muqavimati va kondensatori ham himoyalash effektivligini ta'sir etishi mumkin. Shuning uchun, joylashtirishni optimallashtirish zarur.

4. ESD to'kimaga javob tahlili

8kV ESD voqeasi interfeysga amal qilganda, IEC 61000-4-2 ga ko'ra, to'kimi jarayoni 30A gacha yetishi mumkin. Agar daod dinamik muqavimati 0.5Ω bo'lsa, tranzietskiy voltaj pastki qiymati 15V bo'ladi va bu clamping voltajiga qo'shib chiqiladi. Shuning uchun, umumiy clamping voltajini pasaytirish va himoyalangan qurilmani (DUP) elektrik stresini kamaytirish uchun RDYN va VC ning past qiymatiga ega qurilmalar tanlash muhim.

5. Ilova dizayni va tanlovlarni rekomendatsiyalari

ESD himoyalash dizaynida, quruvning o'zi bo'yicha parametrlar tashqaridan, PCB dizayni ham muhim rol o'ynaydi. Quyidagi printsiplar bajaring:

Tashqi ulanmalar bilan eng yaqin joyda ESD himoya qurilmalarini joylashtiring va izdoshlardagi parazit induktsiya va kapatsitlarni kamaytiring.

Yerlangan pinlarni to'g'ridan-to'g'ri katta yerlangan maydoniga ulashing va induktsion loopsni olding.

USB 3.0 yoki HDMI kabi baland chastotali interfeyslar uchun past kapatsit modelni (masalan, CT ≤ 0.5pF) tavsiya etiladi.

Ko'p kanallik himoyalash uchun TVS massivlari yoki integrallashtirilgan himoya modullaridan foydalanishni o'rganing.

(Tasvir: ESD surjining davomida oddiy shem konfiguratsiyasi)

6. ESD sinov standartlari haqida umumiy ma'lumot

Mavjud ESD qarorliqligi sinov standartlari quyidagilardan iborat:

IEC 61000-4-2: Inson jismi faollash modelini simulatsiya qiluvchi sistemaviy ESD qarorliqligi sinovi standarti; tipik sinov darajalari ±4kV va ±8kV ga ega.

JEDEC JESD22-A114: Chip darajasidagi odam jismi modeli (HBM) sinov standarti.

MIL-STD-883: Komponentlarning ESD mulkatlari baholash uchun askeriy standart.

ANSI/ESD S20.20: ESD nazorat tizimlarini yaratish uchun standart, ish jarayonlarini va muhit nazoratini qamrab oladi.

7. Xulosa

ESD himoyalari diodlari, ESD voqealarga tez javob berish va tranzietsiy voltajlarni cheklash orqali muassir elektronik maxsulot dizayni uchun muhim rol oynaydi. ESD himoya qurilmalarini tanlashda javob tezligi, cheklash voltaji, dinamik mumoyeza va junction kapatsitasi kabi omillarni hisobga olish kerak. Optimal himoya performansiga yetoqchi bo'lish uchun sistemaviy interfeyslarga asoslangan to'g'ri joylashtirish va PCB dizayni ham muhimdir.