靜電放電(ESD)現(xiàn)象在生活中無處不在。直觀地說，人體能感覺到電擊時的靜電電壓大約為2KV，人眼可見到電火花時的靜電電壓為5KV，人耳聽到放電聲音時靜電電壓高達8KV！而大部分器件的靜電破壞電壓都在幾百至幾千伏，有時候甚至僅僅幾十伏或更低的靜電就足以輕易破壞電路。 電子電路的輸入/輸出連接器為ESD提供了進入電路及敏感型元件的路徑。以手機為例，音量鍵、語音鍵、智能鍵、充電器插口、配件連接端口、揚聲器、鍵區(qū)、擴音器、SIM卡、電池接頭等都可能成為ESD的進入點。因此保護器件放置在連接器或端口處最有效，能夠在ESD進入電路板之前有效抑制ESD事件發(fā)生。隨著電子設備功能的增加，輸入/輸出連接器也隨之增多，ESD保護問題變得愈發(fā)不容忽視。 并且，隨著半導體工藝向65nm以下的轉移，芯片集成度不斷提高，IC的外形尺寸變得越來越小,但同時也更容易受到ESD損壞。與此同時，為了提供有效的靜電防護，ESD保護器件的尺寸卻越來越大，已經(jīng)不適合集成在CMOS芯片中。正是為了因應這種市場需求，安森美半導體推出了瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)系列外部ESD保護產(chǎn)品。 TVS后來居上侵吞壓敏電阻市場 ESD保護元件主要分為壓敏電阻、瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)和聚合物三類，其中壓敏電阻是應用最為普遍的一種元件，其主要保護策略是電壓鉗位，即在受到ESD應力作用時，利用器件的非線性特性將過電壓鉗位到一個較低的電壓值，實現(xiàn)對后級保護。不過，同樣采用電壓鉗位方式的TVS由于具有更好的保護性能、更長的使用壽命以及更小的封裝尺寸，因而近年來大有后來居上的架勢。安森美半導體亞太區(qū)標準產(chǎn)品部市場營銷副總裁麥滿權證實說：“TVS和壓敏電阻的市場份額目前大約是一半對一半?！? 首先，從保護性能上來看，TVS可以立即將進入的電壓鉗制到很低的水平，整個過程用時非常短。例如，在IEC61000-4-2 8KV接觸ESD脈沖應力作用下，安森美的TVS可以在40納秒內(nèi)將8KV靜電迅速鉗制到5~6V的水平。而壓敏電阻的最大鉗制電壓則要高很多，且電壓曲線下降得很緩慢，而且無法降到很低的水平。 其次，壓敏電阻采用的是物理吸收原理，所以每受到一次ESD應力作用，材料就會受到一定的物理損傷，形成無法恢復的漏電通道，在多次重復高壓電擊之后，漏電會越來越嚴重，無怪乎麥滿權形象地將其比喻為“少林硬氣功”。而TVS器件則更像是?！疤珮O拳”，它基于二級管工作原理，受到電擊后，會立即擊穿，然后關閉，從而對器件本身沒有損傷，所以完全不會影響使用壽命。 最后，小尺寸曾經(jīng)一度是壓敏電阻的一個重要優(yōu)勢，但是隨著工藝技術的不斷提高，TVS已經(jīng)可以做到更小的封裝尺寸。以目前市面上最普及的0402壓敏電阻為例，其焊接面積為0.9×0.9mm，截面高度為0.9mm，而安森美的超微型ESD保護器件SOD-723 TVS焊接面積已經(jīng)減小到0.7×0.7mm，截面高度為0.5mm，最新一代的SOD-923封裝更是將面積減小到0.54×0.54mm，截面高度降至0.4mm。除此之外，受工作原理的限制，壓敏電阻要想達到更好的吸收效果，就要使用更多的材料，進一步限制了其在小型化產(chǎn)品當中的應用。 麥滿權表示：“手機中需要用到大量的ESD保護元件，過去主要都是采用壓敏電阻，但是隨著TVS在性能、尺寸等各方面的提高，現(xiàn)在有越來越多的手機制造商開始選擇和我們合作?！? TVS繼續(xù)向著低電容小尺寸前進 據(jù)介紹，安森美針對便攜產(chǎn)品應用，按照TVS電容與傳輸速率將產(chǎn)品線劃分為三大塊，其中第一塊包括ESD5Z和ESD9X系列，針對單向鍵區(qū)、按鈕、旁鍵、電池觸點、充電線路ESD保護，滿足100W以上大功率應用；第二塊高速率ESD保護既有針對單向USB1.1、FM天線、SIM卡、相機應用新推出的ESD9C和ESD7C系列，也包括針對雙向音頻線應用的ESD5B和ESD9B系列，其電容在5到40pf之間。 “TVS面對的主要挑戰(zhàn)是性能和尺寸?！?麥滿權表示。據(jù)介紹，安森美正在大力開發(fā)的第三塊超高速TVS系列，其電容將小于5pf，據(jù)麥滿權介紹，目前針對USB2.0的超高速產(chǎn)品已經(jīng)研發(fā)成功，相信很快便可以提供樣品。 在封裝尺寸方面，與現(xiàn)有的SOD-723封裝工藝相比，下一代SOD-1123封裝尺寸將大幅減小58%，重量也將減輕20%。SOD-1123現(xiàn)已可以提供機械樣品，計劃明年大批量供貨?！俺⑿头庋b技術已不是問題，關鍵是客戶的生產(chǎn)線工藝也要同步跟上。”麥滿權說。