ESD保護元件通常稱(chēng)作瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)。本文將分析系統設計師可以采用的一些保護產(chǎn)品類(lèi)型，并比較它們的特性。為了確保系統在遭受ESD事件時(shí)的魯棒性，必須按照IEC 61000-4-2等標準來(lái)測試這些產(chǎn)品。

許多集成電路(IC)都有一些可能比較敏感的輸入，這使得它們在輸入電壓遠高于正常值的的情況下(例如在ESD應力作用下)易于受損。正常工作電壓與使器件開(kāi)始受損的電壓之間的區域是安全過(guò)壓區。安全過(guò)壓區與器件受損區之間有少許交疊，因為如果較大的過(guò)壓僅持續極短時(shí)間，那么即使不是在安全過(guò)壓區，器件可能也可以承受。TVS的任務(wù)就是發(fā)生ESD事件時(shí)，將輸入電壓維持在安全過(guò)壓范圍之內，而在正常工作時(shí)不影響系統性能。TVS器件被放置于鄰近ESD事件可能進(jìn)入系統的位置，旨在限制敏感節點(diǎn)處的電壓，并將電流引至不太敏感的節點(diǎn)，如地電平。為實(shí)現這個(gè)功能，TVS必須在正常工作電壓范圍內擁有高阻抗,在正常工作電壓范圍之外擁有低阻抗，這樣才能將電流直接從敏感節點(diǎn)引開(kāi)，并限制瞬態(tài)電壓。

對TVS的基本要求與具體應用有關(guān)，但一般情況下有如下要求：(1)能夠在期望的ESD應力下正常工作；(2)在正常電壓范圍內具有高阻抗(低泄漏)；(3)在正常電壓范圍之外呈低阻抗；(4)導通電壓適合應用；(5)在遭受應力期間可快速地從高阻抗轉換至低阻抗(6)電容對目標應用而言不太高。在比較具體的TVS器件類(lèi)型之前，需要理解兩種分類(lèi)。

單向與雙向保護：?jiǎn)蜗蚝碗p向TVS器件都能抑制正向和負向應力。依據TVS維持高阻抗、低泄漏狀態(tài)的電壓范圍，可以最好地理解這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)的不同。這種電壓范圍決定了TVS器件能保護的電路節點(diǎn)類(lèi)型。雙向TVS具有相對于零伏電壓的對稱(chēng)特性(圖1)。雙向器件最適合保護電壓基于零伏對稱(chēng)或雙向的電路節點(diǎn)。單向TVS產(chǎn)品具有相對零伏電壓不對稱(chēng)的特性。單向TVS器件極適合保護電壓極性始終相同的電路節點(diǎn)，如0到5伏這樣的單極性電壓。

圖1：?jiǎn)蜗蚺c雙向TVS器件的比較

電壓箝位與消?。弘妷后槲黄骷墓ぷ髟硎菑牡碗妷簳r(shí)的高阻抗轉換至高于導通電壓時(shí)的低阻抗，且沒(méi)有負阻抗區域(圖2)。這器件通過(guò)提供接地的低阻抗通道，對高于導通電壓的電壓進(jìn)行箝位。消弧(crowbar)器件在低電壓時(shí)也呈高阻抗，但當電壓較高時(shí)觸發(fā)新的導通機制，使電流增大，并伴隨著(zhù)電壓下降。因此，消弧器件擁有負阻抗區域。某些消弧器件的觸發(fā)電壓可能非常高。如果消弧TVS觸發(fā)器的速度足夠快，就可以經(jīng)常提供保護，即便電壓已經(jīng)達到可能導致器件損壞的電平。消弧器件有時(shí)也稱(chēng)作“驟回”器件，因為電壓驟然下降。

圖2：電壓鉗位和消弧保護策略的比較