如何选择ESD保护元件
中心议题：
- TVS的ESD保护原理及应用要求
- TVS器件的分类
- 三种ESD TVS器件技术的特性比较
本文将分析系统设计师可以采用的一些保护产品类型，并比较它们的特性。为了确保系统在遭受ESD事件时的鲁棒性，必须按照IEC 61000-4-2等标准来测试这些产品。系统设计师采用多种方法来确保产品符合主流的ESD标准，包括解决外壳设计、电路板设计、元件选择，甚至是软件修复。其中一个重要的方法是在输入和输出(I/O)连接器等关键电路节点处使用保护元件。ESD保护元件通常称作瞬态电压抑制器(TVS)。
TVS的ESD保护原理及应用要求
许多集成电路(IC)都有一些可能比较敏感的输入，这使得它们在输入电压远高于正常值的的情况下(例如在ESD应力作用下)易于受损。正常工作电压与使器件开始受损的电压之间的区域是安全过压区。安全过压区与器件受损区之间有少许交叠，因为如果较大的过压仅持续极短时间，那么即使不是在安全过压区，器件可能也可以承受。TVS的任务就是发生ESD事件时，将输入电压维持在安全过压范围之内，而在正常工作时不影响系统性能。TVS器件被放置于邻近ESD事件可能进入系统的位置，旨在限制敏感节点处的电压，并将电流引至不太敏感的节点，如地电平。为实现这个功能，TVS必须在正常工作电压范围内拥有高阻抗,在正常工作电压范围之外拥有低阻抗，这样才能将电流直接从敏感节点引开，并限制瞬态电压。
对TVS的基本要求与具体应用有关，但一般情况下有如下要求：
(1)能够在期望的ESD应力下正常工作；
(2)在正常电压范围内具有高阻抗(低泄漏)；
(3)在正常电压范围之外呈低阻抗；
(4)导通电压适合应用；
(5)在遭受应力期间可快速地从高阻抗转换至低阻抗
(6)电容对目标应用而言不太高。
TVS器件的分类
在比较具体的TVS器件类型之前，需要理解两种分类。
单向与双向保护：单向和双向TVS器件都能抑制正向和负向应力。依据TVS维持高阻抗、低泄漏状态的电压范围，可以最好地理解这两个术语的不同。这种电压范围决定了TVS器件能保护的电路节点类型。双向TVS具有相对于零伏电压的对称特性(图1)。双向器件最适合保护电压基于零伏对称或双向的电路节点。单向TVS产品具有相对零伏电压不对称的特性。单向TVS器件极适合保护电压极性始终相同的电路节点，如0到5伏这样的单极性电压。
