ESD

<strong>Paul Blanchard 和 Brian Pelletier</strong>

<strong>摘要</strong>

当放大器发生外部过压状况时，ESD二极管是放大器与过电应力之间的最后防线。正确理解ESD单元在一个器件中是如何实现的，设计人员就能通过适当的电路设计大大扩展放大器的生存范围。本文旨在向读者介绍各种类型的ESD实现方案，讨论每种方案的特点，并就如何利用这些单元来提高设计鲁棒性提供指南。

<strong>引言</strong>

有许多应用的输入不受系统控制，而是连接到外部世界，例如测试设备、仪器仪表和某些检测设备。对于此类应用，输入电压可能会超过前端放大器的额定最大电压，因而必须采用保护方案来维持设计的使用范围和鲁棒性。前端放大器的内部ESD二极管有时会用来箝位过压状况，但为了确保这种箝位能够提供充分可靠的保护，需要考虑许多因素。了解前端放大器内部的不同ESD二极管架构，以及具体保护电路的热影响和电子迁移影响，有助于设计人员解决保护电路相关的问题，并提高其在现场的使用寿命。

<strong>ESD二极管配置</strong>

<strong>作者：Eric Carty和Padraig McDaid ADI公司</strong>

解决大问题需要开创性的技术。机电继电器早在电报问世之初就已存在，但没有其他替代的开关技术可满足所有市场需求——特别是对于测试和测量、通信、防务、医疗保健和消费类市场中智能性和互联性更强的应用需求。作为不断增长的市场需求的一个例子，测试和测量终端用户要求多标准测试解决方案的尺寸尽可能最小，在0 Hz/dc至数百GHz的频率范围内需要实现最高并行测试。机电继电器的带宽窄、动作寿命有限、通道数有限以及封装尺寸较大，因此对系统设计人员的限制日益增大。微机电系统 (MEMS) 开关具有创新性，可以替代继电器并将行业推向更高水平。凭借内部最先进的MEMS开关制造设备，ADI公司目前可以批量生产高性能的快速小型MEMS开关，此类开关的特点是机械耐用、功耗低且具有静电放电 (ESD) 保护功能。

<strong>MEMS开关技术</strong>

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<strong>ESD断路过压保护</strong>

在安装于印刷电路板之前，必须对线性IC(如运算放大器、仪表放大器和数据转换器)进行保护。这即所谓断路(out-of-circuit)状态。在这种条件下，IC可能遇到多大的浪涌电压完全取决于其环境。多数情况下，有害的浪涌电压来自静电放电，即常说的ESD。这是一种单次、快速、高电流的静电荷传输现象，源于两种条件，它们是：

1. 两个处于不同电位的物体之间的直接接触传输(有时称为接触放电)
2. 两个物体靠近时之间产生的高静电场(有时称为气隙放电)。

静电的主要来源基本都是绝缘器并且一般都是合成材料，如乙烯或塑料工作表面、绝缘鞋、经过表面加工的木质椅子、透明胶带、气泡袋、尖端未接地的烙铁等。这些来源产生的电平极高，因为它们的电荷并不容易分布在表面上或者传导给其他物体。两个物体相互摩擦产生静电被称为摩擦电效应。