由于技术进步，许多半导体器件的栅氧化层厚度逐渐缩小，ESD（静电放电）的风险越来越大。尽管与其他 I/O 电路相比，ESD 保护电路不是最重要的，但它们在避免损坏电子设备方面仍然发挥着重要作用。

据Reportlinker，全球ESD保护器件市场预计从2020年增长美元34563万至2024的5％的复合年增长率。ESD保护器件种类繁多，如齐纳二极管、压敏电阻、SCR（硅控整流器）和TVS（瞬态电压抑制器）等。由于其强大的保护能力，近年来TVS成为应用最广泛的保护器件。内部电路电容小，开通速度快。

由于 ESD 保护设备是如此基础和必不可少，因此供应商大多是大型半导体供应商。市场上的主要参与者包括但不限于英飞凌、村田、安世半导体、罗姆、安森美半导体、意法半导体、德州仪器等。

ESD原理和模型

当两个不同电荷的物体靠近时，可能会发生静电放电 (ESD) 脉冲。对于任何电子设备物体，ESD 电流都可能对其造成不可逆的损坏。因此，ESD保护电路变得极其重要。

ESD保护电路由ESD保护器件组成，在ESD电流发生时为其保护的电路提供放电路径。具有低电阻的放电路径会让电流通过并将电压钳位在相对较低的水平，以避免对 I/O 或内部电路造成任何损坏。

一般来说，IEC 61000-4-2 被广泛用作系统级 ESD 标准。与元件级ESD模型HBM相比，系统级和元件级的电容和放电电阻分别为150pF/330Ω和100pF/1500Ω。可以看出，系统级ESD模型具有更大的储能电容和更小的放电电阻。在ESD测试电压相同的情况下，系统级ESD测试的能量远大于HBM。

这种差异的原因是 HBM 用于反映在商业 IC 制造过程中可能发生的 ESD 事件。在此过程中，应始终很好地控制环境以避免任何 ESD 损坏。然而，我们无法控制终端用户使用电子系统产品（例如笔记本、智能手机等）的环境，因此我们必须通过更严格的ESD测试方法和标准来测试系统产品，以有效降低现场退货率。终端客户，提升品牌形象。

如何选择合适的ESD保护器件

要选择合适的 ESD 保护器件（通常是 TVS）来构建 ESD 电路，应考虑最大工作电压、寄生电容 (Cin)、引脚配置、钳位电压、封装类型和 ESD 抗扰度。

在确定任何ESD保护器件的工作电压之前，需要了解ESD保护电路的工作电压。通常，ESD保护器件的最大工作电压与电路的工作电压相近。例如，具有 5V Vbus 的 USB 2.0 开关需要工作在 5V 或略高于 5V 的 ESD 设备。

选择合适的ESD保护器件工作电压后，就可以决定它的寄生电容(Cin)。Cin 从小于 0.5pF 到超过数百皮法不等，会影响最终产品的速度。为了保护高速接口信号，Cin 需要很小；为了保护电源线，Cin 将相对没有限制。此外，还应权衡 Cin 失真对高速接口信号的影响。眼图通常用于检查信号是否受到 Cin 的影响或失真。

此外，还需要选择ESD保护器件的单向或双向特性和钳位电压，而ESD器件的另一个重要参数是封装类型。对于不同的最终产品，有多种封装选择。对于较小的产品，0402 (1mm x 0.6mm x 0.45mm) 或 0201 (0.6mm x 0.3mm x 0.3mm) 将是合适的封装类型。另一方面，DFN（双扁平无引线）或 SOT（小外形晶体管）封装类型适合中等尺寸的产品。

最后，ESD 保护器件本身必须具有 ESD 抗扰度。至少，该设备必须通过 IEC 61000-4-2 4 级，即接触模式为 ±8kV，空气模式为 ±15kV。

惊人实现ESD保护

台湾第一家专业ESD解决方案供应商Amazing Microelectronic Corp.开发了完整的TVS产品系列以实现ESD保护。这些系列包括高/低速、高/低电压、微型封装、汽车TVS系列等。从AZ1到AZ9，Amazing提供各种不同的最高工作电压、寄生电容、封装类型等的TVS产品.

现在在TECHDesign，ESD保护TVS有多种选择，从超低到高电容，从保护高速数据接口到保护电源线，工作电压为3.3、5和12V。这些 ESD 保护 TVS 器件可应用于小面板、电源、消费电子、手持便携式应用等。

结论

ESD（静电放电）一直是电子设备中的一个严重问题，保护这些设备免受 ESD 损坏一直是设计人员渴望追求的目标。在对任何电路应用系统级 ESD 保护时，该保护应该非常有效并且不能影响任何高速应用的信号完整性。近来，TVS是应用最广泛的ESD保护器件。

根据不同的终端产品，需要了解所需的最大工作电压、寄生电容 (Cin)、引脚配置、钳位电压、封装类型和 ESD 抗扰度，以便选择合适的 ESD 保护器件（通常是 TVS）。