ESD保護元件 介紹與應用
 
積體電路趨向小型化設計和摻雜濃度的增加，也導致積體電路內的閘極氧化層變薄、pn接面的寬度減少和積體電路尺寸變小，
因此閘極氧化層的崩潰電壓和pn接面的崩潰電壓也會愈來愈小。
其本身的靜電保護能力也會下降，這將大大增加積體電路對靜電放電(ESD)的易感性，
並容易由ESD造成可以立即注意到的故障、暫時性故障或潛在性損害(圖1)。



可以立即注意到的故障，是最容易可以檢測到，
只要在電子產品出廠前將其檢測出來，客戶就永遠不會碰到。
但ESD導致電子產品出現的暫時性故障或潛在故障是很常見且很難檢測或追查。
暫時性故障會讓使用者須要反覆地重新啟動或重置電子產品，連帶使得使用者對此電子產品信心不足。
潛在性損害會造成不可靠的運行，有的甚至還會造成對電子產品性能的干擾或最終導致電子產品故障，
因而導致使用者對此電子產品的負面印象及對此電子產品品牌的不信任，進而損壞企業信譽。
 
 
目前常用做為靜電保護的元件，包括壓敏電阻(Varistor)、齊納(Zener)二極體、多層變阻器(MLV)、
聚合物抑制器(Polymer)以及瞬態電壓抑制器(Transient Voltage Suppresser, TVS)等等。
其中，TVS二極體是專門設計用於保護IC免於遭受ESD損害的保護元件，
其性能也優於其他的保護元件。
 
 
 
TVS二極體在電路上是與被保護的IC並聯，基本工作原理是儘量將大部分的ESD電流經由TVS二極體引導到接地端，
儘量地減少殘餘電流流進IC以避免因為ESD造成IC故障。

 
換言之，TVS二極體的設計是當受到ESD衝擊，其所產生的箝制電壓(Clamping Voltage)要越小越好、
動態電阻遠低於受保護IC並具有非常快速的反應時間。
 
                                                                                                                         
靜電防護法規:

IEC 61000-4-2 test Levels

Contact Discharge		Air Discharge
Level	Test Voltage kV	Level	Test Voltage kV
1	2	1	2
2	4	2	4
3	6	3	8
4	8	4	15
X Note 1	Special	X Note 1	Special

Notes
1. “x” is an open level. The level has to be specified in the dedicated equipment specification. If higher voltages than
those are specified, special test equipment may be required.
 
 
 
COMCHIP ESD保護元件

 
ESD保護對高密度、小型化和具有複雜功能的電子設備而言具有重要意義。
ESD保護元件，最小擊穿電壓和擊穿電流、最大反向漏電流和額定反向切斷電壓等參數對電路的影響及選擇準則，
並針對可攜消費電子設備、視訊轉換盒、以及個人電腦中的視訊線路保護、USB保護和RJ-45介面等介紹了一些典型應用。
 
 
對主板面積要求嚴格的應用很容易受到靜電放電的影響。
一些採用了微米製程和精細線寬佈線的複雜半導體功能電路，對電路瞬變過程的影響感應更強烈，而這都將突顯上述問題。



 
USB (Universal Serial Bus) 90年代中期所制定的一個工業標準，標準中定義了電纜、連接器和通訊協定，
主要應用於電腦和電子設備之間的連接，通訊和電力供應。
除了連接兩個電子產品的功能外，如Card Reader等內建於電子產品中的應用亦是使用USB來達成。
 

 
 
HDMI (High Definition Multimedia Interface) 是一種全數位化影像和聲音傳送介面，
可以傳送無壓縮的音訊信號及視訊信號，可用於機上盒、DVD播放機、個人電腦….等。
而在MHL (Mobile High-Definition Link)應用中，手機端採用現有的mini-USB port，電視端則採用HDMI port，
可在傳輸1080P高畫質影像的同時進行充電，如HTC, ACER and COMPAL。
由於HDMI有阻抗匹配的需求，且音訊和視訊信號採用同一條電纜，極有可能耦合或直接竄入ESD能量而導致內部電路受損。



VGA In 1987, IBM提出VGA (Video Graphics Array)這一個使用類比訊號的電腦顯示標準，
是目前最多製造商所共同支援的一個標準。
使用VGA時，cable hot plug相當常見，因此可能引發ESD甚至是EOS破壞的問題。
因此許多產品進行VGA測試時，將IO Pins直接拉出來進行靜電轟擊，
此時若利用適當的TVS Array進行保護，將可有效避免能量灌入後直接破壞內部電路或IC。


  
LAN（local area network）是屬於一種電腦通訊網絡，
在有限的地理區域內(如家庭、學校、計算機中心或辦公大樓中)連接電腦和設備。
相對於WAN（wide area network），LAN的數據傳輸速率通常較高，
但由於需要鋪設網路線及電纜，通常僅能應用較小的地理區域中。