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低電容、小封裝成為ESD保護(hù)器件未來發(fā)展趨勢

近年，市場對(duì)于防雷及ESD靜電保護(hù)組件的需求，大致可分為兩大發(fā)展方向。一是越來越低的等效電容，這是由于近年各項(xiàng)傳輸port的加速發(fā)展，帶動(dòng)帶寬越來越大且速度越來越快，例如USB 3.0的數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到5Gbps，比現(xiàn)有的USB 2.0快上十倍;Thunderbolt的數(shù)據(jù)傳輸速度更高達(dá)10Gbps，使得客戶端對(duì)于ESD靜電保護(hù)組件的等效電容要求越來越嚴(yán)苛。對(duì)于保護(hù)組件廠商而言，如何降低等效電容已成為主要產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展方向。

另一主要趨勢則是小型化封裝。面向小型化封裝的趨勢，防雷擊和ESD靜電保護(hù)組件小型化的趨勢也越來越明顯。特別是超極本、平板計(jì)算機(jī)及智能手機(jī)等產(chǎn)品蓬勃發(fā)展，更顯得客戶端對(duì)此需求越來越殷切。如 SOT-26的需求慢慢轉(zhuǎn)至SOT-363，甚至SOT563等封裝產(chǎn)品。此外，從手機(jī)客戶的材料清單(BOM)中可看到由DFN1006封裝轉(zhuǎn)至更小的 DFN0603封裝的需求，這些都顯示小型化的封裝趨勢。

TVS的特性與工作原理

TVS是普遍使用的一種新型高效電路保護(hù)器件，它具有極快的響應(yīng)時(shí)間(亞納秒級(jí))和相當(dāng)高的浪涌吸收能力。當(dāng)它的兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，TVS能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩梗晕找粋€(gè)瞬間大電流，從而把它的兩端電壓箝制在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而保護(hù)后面的電路元件不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。正因?yàn)槿绱?，TVS可用于保護(hù)設(shè)備或電路免受靜電、電感性負(fù)載切換時(shí)產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過電壓。圖1所示為TVS的符號(hào)及伏安特性曲線。

TVS管和穩(wěn)壓管一樣，也是反向應(yīng)用的。其中VR稱為轉(zhuǎn)折電壓，是反向擊穿之前的臨界電壓。VB是擊穿電壓，其對(duì)應(yīng)的反向電流IT一般取值為1mA。 VC是箝位電壓，當(dāng)TVS管中流過的峰值電流為IPP的大電流時(shí)，管子兩端電壓就不再上升了。因此TVS管能夠始終把被保護(hù)的器件或設(shè)備的端口電壓限制在VB～VC的有效區(qū)內(nèi)。與穩(wěn)壓管不同的是，IPP的數(shù)值可達(dá)數(shù)百安培，而箝位響應(yīng)時(shí)間僅為1×10-12s。TVS的允許脈沖功率為 PM=VCIPP，且在給定鉗位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大。

二極管的工作原理

晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于pn結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。

當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，pn結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。pn結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。