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半導(dǎo)體發(fā)展的一個主要趨勢是外形尺寸不斷縮小，能夠?qū)⒏喙δ軌嚎s到更小空間內(nèi)。不利之處在于，完整系統(tǒng)以及各個IC和數(shù)據(jù)線對瞬時電壓脈沖變得更為敏感。Nexperia的保護(hù)技術(shù)涵蓋ESD保護(hù)、TVS器件、共模扼流圈和EMI濾波，它們隨著這些趨勢一同演進(jìn)，采用業(yè)界最小的封裝提供最高級別的保護(hù)，同時最大程度地減少對信號完整性的負(fù)面影響。
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Application note (2) |
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| 文件名稱 | 標(biāo)題 | 類型 | 日期 |
| AN90039_CN.pdf | 用于汽車以太網(wǎng)應(yīng)用的ESD保護(hù)器件 100Base-T1、1000Base-T1） | Application note | 2023-04-18 |
| AN10753.pdf | ESD protection for USB 2.0 interfaces | Application note | 2021-04-14 |
Brochure (8) |
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| 文件名稱 | 標(biāo)題 | 類型 | 日期 |
| JPNexperia_ESD_Automotive_App_Guide.pdf | ESD Automotive Application Guide (JP) | Brochure | 2024-04-09 |
| Nexperia_ESD_Automotive_Application_Guide_CN.pdf | ESD保護(hù) 汽車 | Brochure | 2023-04-18 |
| Nexperia_ESD_Automotive_Application_Guide.pdf | ESD Automotive Application Guide | Brochure | 2023-02-16 |
| Nexperia_document_brochure_application-guide_automotive.pdf | Nexperia Application Guide Automotive | Brochure | 2019-05-31 |
| Nexperia_document_brochure_application-guide.pdf | Nexperia Application Guide | Brochure | 2019-05-31 |
| Nexperia_document_brochure_ESD-Protection-Applications_022017.pdf | ESD Protection Application guide | Brochure | 2018-12-21 |
| Application_Guide_for_ESD_protection_USB_3_2.pdf | Protected connection for mobile devices | Brochure | 2018-03-27 |
| Nexperia_document_brochure_IVN_protection_Factsheet.pdf | In-vehicle Network (IVN) ESD protection | Brochure | 2017-12-17 |
Leaflet (18) |
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| 文件名稱 | 標(biāo)題 | 類型 | 日期 |
| nexperia_document_leaflet_DFN_Packages_Diodes_Transistors_ESD_Protection.pdf | DFN Packages Diodes Transistors ESD Protection | Leaflet | 2024-08-26 |
| Nexperia_Leaflet_Q-portfolio_car.pdf | Bipolar Discretes Q-portfolio | Leaflet | 2021-07-13 |
| ESD-Protection-for-automotive-infotainment-and-SerDes.pdf | ESD Protection for automotive infotainment and SerDes | Leaflet | 2021-04-19 |
| Compact-2-in-1-ESD-protection-for-high-speed-data-lines_CN.pdf | 高速數(shù)據(jù)線的 緊湊型二合一 TrEOS保護(hù) | Leaflet | 2021-02-22 |
| Compact-2-in-1-TrEOS-protection-for-high-speed-data-lines.pdf | ESD Protection for HDMI USB and Thunderbolt in DFN0603-3 | Leaflet | 2021-02-01 |
| Nexperia_ESD_Protection_for_automotive_CAN-FD.pdf | ESD Protection for automotive CAN-FD | Leaflet | 2020-11-27 |
| ESD_protection_seminar_faq_document_japanese.pdf | ESD Protection Seminar FAQ Document Japanese | Leaflet | 2020-11-17 |
| ESD_proctection_seminar_q_a_document.pdf | ESD Protection Seminar Q & A Document | Leaflet | 2020-10-07 |
| Article_SEED_Round_Vehicle_Electronics.pdf | SEED modelling helps to develop automotive Ethernet ESD protection that meets Open Alliance specifications | Leaflet | 2020-09-28 |
| Nexperia_ESD_Protection_for_automotive_infotainment_and_SerDes_CN.pdf | ESD Protection for automotive infotainment and SerDes CN | Leaflet | 2020-07-15 |
| Nexperia_Integrated_CMF_and_ESD_protection_for_high-speed_data_lines_CN.pdf | Nexperia Integrated CMF and ESD protection for high-speed data lines CN | Leaflet | 2020-04-29 |
| Nexperia_CMF_with_ESD_protection_for_high-speed_datalines.pdf | CMF with ESD protection for high-speed data communication lines | Leaflet | 2020-04-03 |
| TrEOS_ESD_protection_for_USB_Type-C_leaflet_CN.pdf | 面向USB Type-C?的 | Leaflet | 2020-03-27 |
| Nexperia_TrEOS_ESD_protection_for_USB_Type-C_leaflet.pdf | TrEOS ESD protection for USB Type-C | Leaflet | 2020-03-06 |
| Nexperia_Automotive_Ethernet_ESD_Protection_Factsheet_CN.pdf | 汽車以太網(wǎng)ESD保護(hù) | Leaflet | 2020-02-12 |
| Nexperia_NFC_Antenna_Protection_diodes_leaflet.pdf | NFC Antenna Protection Diodes | Leaflet | 2019-05-31 |
| Nexperia_document_leaflet_PESD3V3V1BCSF-PESD3V3U1BCSF_UltraLowClamp_201805.pdf | Ultra low clamp 3.3 V reverse standoff voltage ESD protection | Leaflet | 2018-05-08 |
| Nexperia_document_leaflet_MobileTVS_201804.pdf | TVS for Mobile applications | Leaflet | 2018-05-08 |
Marcom graphics (1) |
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| 文件名稱 | 標(biāo)題 | 類型 | 日期 |
| DFN1006-2_SOD882_mk.png | plastic, leadless ultra small package; 2 terminals; 0,65 mm pitch; 1 mm x 0.6 mm x 0.48 mm body | Marcom graphics | 2017-01-28 |
Selection guide (2) |
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| 文件名稱 | 標(biāo)題 | 類型 | 日期 |
| Nexperia_Selection_guide_2023.pdf | Nexperia Selection Guide 2023 | Selection guide | 2023-05-10 |
| nexperia_automotive_selection_guide_LR_201902.pdf | Nexperia Automotive Selection Guide 2019 | Selection guide | 2019-02-18 |
User manual (1) |
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| 文件名稱 | 標(biāo)題 | 類型 | 日期 |
| nexperia_ESD_Handbook_230720_lowres.pdf | nexperia_ESD_Handbook_230720_lowres | User manual | 2023-05-30 |
White paper (10) |
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| 文件名稱 | 標(biāo)題 | 類型 | 日期 |
| Nexperia_White_paper_Using_ESD_Protection_Device_as_a_3D_Model_in_Simulations_082024.pdf | ESD protection devices in 3D Model Simulations. | White paper | 2024-05-31 |
| Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_GER.pdf | ESD-Schutz für High-Speed-Video-Links im Automobil | White paper | 2021-11-16 |
| Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links_CN.pdf | 汽車高速視頻鏈路的ESD保護(hù) | White paper | 2021-08-06 |
| Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links.pdf | ESD Protection for Automotive High-Speed Video Links | White paper | 2021-07-13 |
| Whitepaper_ESD_protection_devices_for_USB4_CN.pdf | 為USB4TM選擇ESD保護(hù)器件 | White paper | 2020-03-27 |
| Whitepaper_ESD_protection_devices_for_USB4.pdf | Choosing ESD protection devices for USB4 | White paper | 2020-03-06 |
| Nexperia_Whitepaper_ESD_Discharge_Current_Measurement_Using_SEED_CN.pdf | 運(yùn)用SEED設(shè)計方法，根據(jù)開放技術(shù)聯(lián)盟100BASE-T1規(guī)范 | White paper | 2020-02-26 |
| WhitePaper_TVS_Diodes.pdf | What are TVS diodes and how do you choose the right one? | White paper | 2020-02-12 |
| WhitePaper-protecting-super-speed-interfaces-against-EMI.pdf | Whitepaper: Effectively protecting super-speed interfaces against EMI | White paper | 2020-01-29 |
| Nexperia_Whitepaper_ESD_Discharge_Current_Measurement_Using_SEED_1.pdf | Efficient prediction of ESD discharge current according to OPEN Alliance 100BASE-T1 specification using SEED | White paper | 2019-12-19 |
常見問題
在Nexperia，我們專注于器件建模，包括SPICE模型。但是，由于結(jié)果的重復(fù)性較差，我們不使用考慮氣隙的SPICE模型。具有接觸放電和優(yōu)化的信號完整性的模型顯示出更好的測量質(zhì)量。為了獲得更好的見解，我們建議使用SEED仿真非常精確地表征應(yīng)用和ESD事件。
最大的電阻總是由應(yīng)用提供。一開始您應(yīng)該試試不加電阻。如果發(fā)現(xiàn)無法達(dá)到目標(biāo)ESD水平，則必須評估應(yīng)用允許添加的電阻量，然后試試是否足夠。
縱觀歷史，新的ESD保護(hù)技術(shù)不斷發(fā)展。一開始，人們使用大型電容，但它們的鉗位特性非常差，不適用于數(shù)據(jù)線。接著，人們使用并優(yōu)化了齊納二極管。這可以應(yīng)用于內(nèi)部IC和外部ESD保護(hù)。主要目標(biāo)是降低鉗位電壓，從而降低IC和系統(tǒng)內(nèi)的ESD應(yīng)力?！盎貜棥碧匦缘刃路椒ㄌ峁┝撕芎玫谋Ｗo(hù)特性，從而降低了鉗位電壓。此外，可以考慮新材料和新結(jié)構(gòu)，這有助于提高器件級的組裝穩(wěn)健性，更重要的是，也可以提高系統(tǒng)級穩(wěn)健性。
由于會主動降低鉗位電壓的保護(hù)特性，鉗位電壓可能低于擊穿電壓?！盎貜棥奔夹g(shù)是一個很好的例子。較低的鉗位電壓可以提供更好的系統(tǒng)級保護(hù)，這不是缺點(diǎn)。
工作點(diǎn)(OP)中切線的梯度提供了動態(tài)電阻Rdyn (TLP)。為DUT的正向和反向確定Rdyn (TLP)。實際上，對于線性特性V = f(I)，可以通過趨勢線線性VCL (TLP) = f(I)估算工作點(diǎn)中的切線，從而得出動態(tài)電阻Rdyn (TLP)。
獨(dú)立ESD保護(hù)器件的電容相對偏差基本相同。例如，用于CAN總線的20 pF器件顯示出的相對電容偏差和用于以太網(wǎng)保護(hù)的2 pF解決方案大致相同。因此，如果器件電容較低，則絕對電容偏差會變小。在這種情況下，2 pF的解決方案將僅顯示出0.2 pF的偏差（相對偏差為10％），對信號完整性和性能的影響較小。
反向最大工作電壓VRWM表示為避免中斷正常工作模式可在不激活設(shè)備的情況下施加的直流電壓。與VRWM相比，擊穿電壓VBR更高，并且描述了非工作模式向工作模式的轉(zhuǎn)換。在規(guī)定電流下也可以看到這一點(diǎn)。因此，兩種電壓之間有差異，以確保安全運(yùn)行。
在所示PCB上，接地連接位于左上角。因此，在發(fā)生外部ESD保護(hù)的ESD事件時，電流會通過保護(hù)器件直接流向接地，因為ESD保護(hù)起到了分流器的作用。如果沒有外部ESD保護(hù)，ESD脈沖可以直接通過走線流入IC，從而導(dǎo)致故障，流向地的電流也會減少。
功耗是鉗位電壓乘以峰值脈沖電流的乘積：P = U x I。例如，IPP = 5 A且VCL = 41 V，結(jié)果是205 W。需要注意的是，您只能獲得有關(guān)穩(wěn)健性的有限信息，而不會了解系統(tǒng)級穩(wěn)健性。在鉗位電壓主動降低的“回彈”保護(hù)特性中，功耗也會降低。這可能會令人困惑，因為“回彈”特性提供了出色的ESD保護(hù)。因此，功耗不能很好地指示ESD的穩(wěn)健性。
基本上，所有東西都可能被毀壞，但是一旦器件被完全毀壞，就很難檢測出確切的根本原因。為了重建故障模式，可以進(jìn)行突破性的物理分析以及包括SEED仿真在內(nèi)的進(jìn)一步調(diào)查。
鉗位電壓和峰值脈沖電流參數(shù)可以很好地指示ESD保護(hù)情況。低鉗位電壓實際上會降低ESD波形的肩峰。各種具有“回彈”特性的ESD保護(hù)技術(shù)，如開基晶體管或晶閘管，都可以進(jìn)一步改善。
SEED（高效的系統(tǒng)級ESD設(shè)計）仿真是仿真ESD事件的一種有效方法。它特別有助于將IC與分立ESD保護(hù)匹配起來。有關(guān)進(jìn)一步介紹，我們推薦您閱讀我們的白皮書，其中說明了概念和基本步驟。
在發(fā)生ESD事件時，EMI掃描儀可用于測量PCB上的磁場和電流。它與位于電路上方的近場探頭一起工作。ESD事件的持續(xù)時間約為100 ns。EMI掃描儀無法仿真，但會記錄被測PCB的視頻。藍(lán)色表示低電流密度，而黃色或紅色表示高電流密度。這樣，就可以直觀地了解ESD概念的有效性。
溫度是降額參數(shù)的主要因素，但是，硅基ESD保護(hù)的特點(diǎn)是隨溫度變化的性能損失很小。數(shù)據(jù)手冊中通常會提供典型PCB堆疊的熱穩(wěn)健性。
主要區(qū)別在于拓?fù)?。回彈器件具有開基或可控硅整流器拓?fù)?。兩者都允許回彈，從而導(dǎo)致鉗位電壓顯著降低。相比之下，當(dāng)達(dá)到擊穿電壓且鉗位電壓緩慢上升時，齊納保護(hù)才開始鉗位。選擇ESD保護(hù)器件時應(yīng)考慮所有類型，但是對于高速線路，回彈拓?fù)鋵@著提高性能。
可以堆疊串聯(lián)ESD保護(hù)器件。如果串聯(lián)兩次相同的ESD保護(hù)器件，會發(fā)生以下情況：
- VRWM翻倍
- 觸發(fā)/擊穿翻倍
- 鉗位電壓翻倍
- CD減半
Nexperia根據(jù)客戶要求提供咨詢和評估支持。個別情況下可能會產(chǎn)生額外費(fèi)用，例如特殊測試板。請聯(lián)系您的Nexperia聯(lián)系人了解更多詳細(xì)信息。
通常，ESD保護(hù)器件可以很好地承受合理數(shù)量的ESD脈沖而不會老化。施加較長持續(xù)時間的浪涌脈沖時，應(yīng)考慮散熱問題。
如果觸發(fā)了回彈器件，并且通態(tài)電流高于ESD保護(hù)器件的保持電流，就會發(fā)生閂鎖。然而，大多數(shù)ESD保護(hù)器件可承受這種情況引起的電流：Nexperia部件均在100 mA的閂鎖場景中經(jīng)過數(shù)小時測試，沒有表現(xiàn)出任何損壞或性能下降。如果任何接口受到影響，會出現(xiàn)軟故障，但硬件不會出現(xiàn)故障。對于許多接口來說，一旦受影響的數(shù)據(jù)線處于單端低態(tài)，回彈器件就會自動返回關(guān)態(tài)。
Nexperia使用經(jīng)行業(yè)認(rèn)證的復(fù)合模具，能夠滿足所有汽車質(zhì)量要求，如AEC-Q101或MSL等級。應(yīng)用設(shè)計可以防止由電氣過壓(EOS)引起的損害。此外，較高的IPPM值可以增加設(shè)備級的安全裕度。
ESD保護(hù)器件通常是穩(wěn)健的器件。但是，環(huán)境影響通常包含在合格測試中，如AEC-Q101或類似測試。
通常，ESD保護(hù)器件的正向電壓對于ESD用途并不重要。但是，這些信息可以按需與您共享。
施加重復(fù)尖峰時，器件可能會發(fā)熱。溫度升高肯定會影響電氣特性，例如擊穿電壓。我們會按需提供溫度的測量數(shù)據(jù)。
ESD事件的串?dāng)_很大程度上取決于您的子應(yīng)用，包括PCB、PCB堆疊等。因此，我們無法給出具體建議。
對于高達(dá)2kV或至少500V的HBM，IC通常非常穩(wěn)健。此外，這是第一個持續(xù)時間只有幾納秒的峰值。這次沖擊沒有太多能量，因此，對于一般網(wǎng)絡(luò)來說通常不是問題。對于高速IC等非常敏感的IC，這可能是一個問題。因此，我們建議使用觸發(fā)和鉗位電壓都非常低的ESD器件，此外還應(yīng)使用最小的寄生器件，例如無引腳封裝，正如在第二次會議中討論的那樣。
由于個別組裝指南和特殊質(zhì)量方面的原因，客戶的質(zhì)量要求可能會有所不同。Nexperia提供專門的產(chǎn)品組，以達(dá)到高于AEC-Q101的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
應(yīng)始終將ESD保護(hù)器件放置在連接器附近，以用作分流器并將ESD電流鉗位至地。根據(jù)板網(wǎng)電壓，必須考慮更高的VBR。例如，對于24 V板網(wǎng)，應(yīng)選擇大于32 V的VBR。
觸發(fā)電壓更多取決于ESD器件的物理結(jié)構(gòu)，但動態(tài)電阻對觸發(fā)特性的影響也較小。
Nexperia在我們的網(wǎng)頁上提供了參數(shù)搜索來篩選特定參數(shù)。
傳輸線脈沖(TLP)是50 Ω受控阻抗環(huán)境中的短時矩形脈沖，可提高測試準(zhǔn)確度和測量再現(xiàn)性。
TLP能夠表征具有短脈沖寬度和快上升時間的受力設(shè)備的性能特性。每個測量結(jié)果都成為TLP圖上的一個點(diǎn)，顯示TLP I-V特性，即構(gòu)成TLP曲線。
Nexperia的汽車級產(chǎn)品符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)（如果在數(shù)據(jù)手冊中注明）。由于未通電，ESD器件顯示出非常低的自發(fā)熱特性。此外，Nexperia根據(jù)JEDEC和ISO規(guī)范進(jìn)行了多項可靠性測試，以確保高可靠性。
基本上，ESD故障有兩種模式：器件損壞的破壞性故障和表現(xiàn)為軟故障的非破壞性故障。非破壞性故障很難檢測，但有助于在遞增的更高電壓下進(jìn)行測試，以確定破壞性故障點(diǎn)。這樣，有時可以及早檢測到器件的老化，從而給出潛在風(fēng)險的第一個指示。泄漏電流的偏差也會給出很好的指示。
對于24 V直流電源線，由于快速啟動的要求，需要最小32 V的反向關(guān)態(tài)電壓
SEED（高效的系統(tǒng)級ESD設(shè)計）仿真是仿真ESD事件的一種有效方法。它特別有助于將IC與分立ESD保護(hù)匹配起來。關(guān)于進(jìn)一步介紹，我們推薦您閱讀我們的白皮書，其中說明了概念和基本步驟
從一般的ESD設(shè)計方面來看，ESD設(shè)計策略是獨(dú)立的。但是，附加要求可能會縮小適用保護(hù)器件的范圍，并包括進(jìn)一步的測試。例如，ISO10605規(guī)定了針對汽車應(yīng)用的附加測試。
Nexperia的汽車級產(chǎn)品符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)（如果在數(shù)據(jù)手冊中注明）。我們所有的產(chǎn)品都被視為基礎(chǔ)構(gòu)建模塊，其中功能安全的關(guān)鍵性由系統(tǒng)定義。這一點(diǎn)很重要，因為一個器件/系統(tǒng)的默認(rèn)故障模式可能不適用于另一個器件/系統(tǒng)，這也是我們無法根據(jù)ISO26262方法假定任何ASIL評級的原因。Nexperia可為將在安全關(guān)鍵應(yīng)用中使用ESD保護(hù)器件的客戶提供更多詳細(xì)信息和支持。
根據(jù)應(yīng)用和保護(hù)器件的不同，散射參數(shù)可以包含在數(shù)據(jù)手冊中。可按需通過電子郵件發(fā)送散射參數(shù)數(shù)據(jù)。
對于sub GHz應(yīng)用，ESD保護(hù)器件的電容對阻抗有重要影響。為了改善阻抗曲線，可以用較低電容的器件來提高性能。封裝在這方面影響較小。
串?dāng)_取決于子系統(tǒng)。隨著PCB設(shè)計變得越來越小，并顯示出越來越高的走線密度，可能存在更高的串?dāng)_風(fēng)險。但是，這更多的是在PCB表面，而不是外圍。
如果只使用一個電容，ESD脈沖可能會衰減一點(diǎn)，但系統(tǒng)級保護(hù)非常低。分立ESD保護(hù)器件顯著提高了系統(tǒng)級ESD的穩(wěn)健性，并增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。
連接器上的傳導(dǎo)放電僅受您所設(shè)計的模塊外殼的輕微影響?？諝夥烹姾艽蟪潭壬先Q于外殼，因此，在開發(fā)過程中應(yīng)予以考慮。
有關(guān)DFN封裝焊接和AOI指南，請參閱Nexperia應(yīng)用說明。
在這個例子中，PCB有4層或更多層，GND層正好位于頂層下方，預(yù)浸料約為100 μm。因此100 μm的通孔電感很小。但是，您可以根據(jù)PCB堆疊規(guī)劃不同的GND引腳布線。
同軸電纜（單端）或差分傳輸對ESD保護(hù)器件的電氣性能沒有實際影響。這可能會影響保護(hù)器件的封裝，因為您需要確定必須保護(hù)的線路數(shù)量。
我們目前正在為除USBx和HDMIx之外的其他應(yīng)用進(jìn)行眼圖測量和仿真。
通過TLP曲線比較可以快速看出這一點(diǎn)。因此，ESD保護(hù)器件應(yīng)在PHY的內(nèi)部ESD保護(hù)之前觸發(fā)。例如，如果ESD保護(hù)的擊穿電壓為35 V，PHY的擊穿電壓為60 V，則是很好的匹配。在這一組合中，ESD保護(hù)會首先鉗位并吸收絕大部分ESD脈沖。
可能存在一些與DPI測試有關(guān)的問題。在測試過程中，網(wǎng)絡(luò)吸收了過多能量時就會出現(xiàn)。在這種情況下，您需要選擇觸發(fā)電壓更高的ESD保護(hù)器件。
走線應(yīng)直接布線至ESD保護(hù)器件，而不需要更改層或耦合至其他PCB結(jié)構(gòu)。但是，布線在很大程度上取決于子應(yīng)用，因此無法包含在數(shù)據(jù)手冊中。
所有的Nexperia封裝均符合AEC-Q101和其他最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
原因是在DPI測試期間，RF噪聲可達(dá)到高達(dá)100 V的振幅。為避免ESD保護(hù)器件鉗位，觸發(fā)電壓規(guī)定為大于100 V。超過24 V的直流電壓與對電池短路的要求有關(guān)（與CAN/LIN類似）。
對于LIN/CAN/以太網(wǎng)等一些應(yīng)用，3引腳封裝不會對信號完整性產(chǎn)生顯著影響。對于SerDes和Multimedia等高頻應(yīng)用，我們建議使用其他封裝，如無引腳封裝。
對于1000BASE-T1，PESD2ETH1G-T可以以更小的寄生電容（小于2 pF）使用。有關(guān)更多產(chǎn)品信息，請參閱網(wǎng)頁上的選型手冊。
通過眼圖，您可以判斷ESD保護(hù)是否對您的數(shù)字系統(tǒng)影響過大。除了散射參數(shù)和寄生電容之外，這是另一種看待設(shè)備級信號完整性的角度。
對于CAN，更重要的是電容。但是，對于某些CAN產(chǎn)品，Nexperia還是會為其提供散射參數(shù)。
有關(guān)更多產(chǎn)品信息，請訪問我們的網(wǎng)頁