7 静电放电的保护

       7.1 静电放电的保护原则
       静电放电的保护应从静电的产生、静电的积累、静电的释放、静电释放路径的选择、以及释放静电量的控制等全方位考虑。但是，因为静电破坏的复杂性，至今还没有一个很好的方法去完全解决静电问题。

在静电放电保护的过程中，只要遵循一个原则：即静电的积累必然有静电的释放，所以我们只要给静电选好放电的路径和放电的去处（即放电地），就能很好地释放静电。事实上，静电放电保护最常用的方法，是在被保护设备的两端并联一个过电压保护器件，以使静电超过某个安全阈值时使保护器件击穿，从而把过电流释放到安全地。表12 列出ESD 保护方法比较。

 7.2 片式压敏电阻的性能特点
        片式压敏电阻器的保护机理为隧道效应、热耗散和电荷转移。

（1）尺寸体积小
        现在已经有0402(1.0mm×0.5mm)、0201(0.6mm×0.3mm)的产品，日本已开发出0.4mm×0.2mm 的新产品，适合表面安装。
      （2）响应速度快
        极快的反应时间，脉冲电流的响应时间小于0.5ns。
     （3）通流容量大
       叠层技术的器件，数百万氧化锌p-n 结及晶粒串并联，吸收及传导能量，具有很强的通流能力。
     （4）电容量的选择范围大。
      （5）良好的限制电压特性由于片式压敏电阻采用多层结构，限制电压小、保护性能好。
      （6）较好的温度特性使用温度范围广，汽车总线系统最高工作温度150℃。
       （7）易实现低压化
       较低的触发动作电压，其最小保护不动作电压已经达到3V 的量级。
      （8）静电放电ESD 吸收能力
       达到甚至超过IEC 61000-4-2 标准规定的静电放电试验时的接触放电和空气放电4 级水平（即接触放电8kV 和空气放电15kV 的ESD 吸收能力）的要求。
      （9）具有双向导通功能
        因为瞬间的电压可能是正电压，也可能是负电压。

7.3 IC 耐受ESD 过电压保护
       ESD 浪涌是半导体元件失效的主要原因，占总失效模式的60%。片式压敏电阻能有效地保护电子元器件免受ESD 的损伤。
        图12 示出IC 耐受ESD 过电压保护电路图。

ESD 对IC 的影响因素分析如下。

7.3.1 IC 两端的脉冲电压
       通过压敏电阻将ESD 过电压抑制到100V 以下，远低于2kV。

7.3.2 通过IC 的脉冲电流
      （1）调整线路布线结构，减小通过IC 的脉冲电流回路面积，增大回路阻抗。
      （2）通过型号选择，降低压敏电阻瞬态内阻。要使IC 不受ESD 脉冲电流影响，压敏电阻瞬态内阻尽可能达到：
        a）当线路中出现8kV ESD 时，Rv ＜ R/3；
        b）当线路中出现15kV ESD 时，为了保险起见，选压敏
电阻时，其瞬态电阻Rv 应小于R/5。
      （3）与IC 串联磁珠或电阻，增加其回路电阻。