硬件知识之ESD保护器件

ESD保护器件，全称是Electrostatic Discharge Protection Device，是一种专门用与防止电子设备遭受外部静电放电而损坏的元器件。静电放电会在接口或器件表面积累成千上万伏特的能量，这些能量可能会引起设备故障或者持久性损伤，甚至造成故障率上升、性能降低或直接烧毁组件。因此，ESD保护器件广泛应用于各种类型的电路、系统和设备，以提高设备的稳定性和可靠性。

1、静电：

静电的定义：静电是处于稳定状态不产生流动的静电荷。
静电的特性：高电压、低电流、急速放电。
静电产生的原因： 静电是由两种不同材料通过摩擦、分离或者感应而产生的。

2、ESD：

ESD是Electrostatic Discharge的国际缩写，中文是静电放电或防静电的意思。
ESD的定义： 这是静电电荷在两种带有不同静电电位的物体之间的转移，静电电位是由接触、分离或者受到静电场的感应引起的。

3、EOS：

EOS是Electrical Over Stress的国际缩写，中文是电气过应力的意思。
EOS是元器件常见的损坏原因，其表现方式是过压或者过流产生大量的热能，使元器件内部温度过高从而损坏元器件（大家常说的烧坏），是由电气系统中的脉冲导致的一种常见的损害电子器件的方式。

4、ESD与EOS的区别：

ESD属于EOS范畴，ESD放电时间短，电压大，EOS放电时间长，但是电压小，ESD防护不能保证对EOS保护，EOS目前还没有一定的标准，还在研究。
ESD属于EOS的特例，短的EOS脉冲损坏看起来像ESD损坏。

5、ESD模型：

ESD模型/静电放电模型分为HBM、CDM和MM等三大类型。

• HBM是Human Body Model的国际缩写，中文是人体模型的意思。HBM的定义： 一种静电放电危害源是带电的人体，作为人体模型标准。这种测试模型代表了放电是从一个站立个体的指尖传递到器件的传导端。

• CDM是Charged Device Model的国际缩写，中文是带电器件模型的意思。CDM的定义： 一种静电放电危害源是来自一个带电器件的能量快速释放。这种测试模式的设定是：器件本身会变成带电的，并且当带电器件的传导端与一个处于更低电位的传导表面接触时就会产生快速放电。

• MM是Machine Model的国际缩写，中文是机器模型的意思。MM的定义： 一种静电放电危害源是来自机器的能量快速转移到电子器件的传导端。

1、ESD保护器件的组成：

ESD保护器件通常由二极管、TVS（TransVoltage Suppressor）二极管、MOV（Metal Oxide Varistor）二极管等组成，在电路中担负着承受ESD事件产生的电压脉冲和峰值电流的任务。

2、ESD保护器件的原理：

ESD保护器件原理基于静电集电的方式，能够迅速地吸收电路中的ESD电流，将它们导向接地或信号线，从而保护主要电子设备免受损坏。在ESD事件发生时，保护器件会具有非常低的电阻值，并通过快速放电将ESD当前通道上的电流释放到地面或另一个反向电压极最小的端口。

3、ESD保护器件的参数：

ESD保护器件参数包括其最大峰值脉冲电流、响应时间、静电保护等级以及工作电压等。其中：

• 最大峰值脉冲电流是ESD保护器件所能承受的最大ESD事件电流，在选择合适的ESD保护器件时需要注意该参数；
• 响应时间是指器件从受ESD事件激励到开始保护的时间；
• 静电保护等级用于评估ESD保护能力的强弱，一般为不同电压下器件导通情况的评定；
• 工作电压则指设备在正常工作状态下要承受的最大电压范围。

再加上对ESD保护器件的认真选取和使用，可以显著提高电子设备的可靠性和稳定性。