高密度、小型化电子设备的ESD保护设计方案
品慧电子讯电子产品小型化，已是目前无法回避的设计方向，但小型化同时也代表着载板面积有限、元器件必须考虑以更高整合度的应用方案取代，而一般针对 ESD保护较高的元器件，其体积也相对较大，如何在小型化与设备安全间取得折衷设计方案，成为产品设计必须正视的问题...
电子产品体积小型化，已是目前无法回避的设计方向，但小型化同时也代表着载板面积有限、元器件必须考虑以更高整合度的应用方案取代，而一般针对ESD保护较高的元器件，其体积也相对较大，如何在小型化与设备安全间取得折衷设计方案，成为产品设计必须正视的问题...
ESD(Electrostatic Discharge)问题，对于小型化的设备来说，有相当重要的指标意义，尤其是高复杂度的设备，即易因ESD的短暂作用而使关键芯片受到损坏，若能在设备加入更多ESD改善设计，将可使设备的耐用度与寿命增加，同时避免故障返修造成的成本问题。
针对ESD防护设计，电路中导入TVS元器件进行区块功能保护，已是常见设计。而新的电子设备在重点连接接口越来越多元，如mini HDMI、Micro USB、RJ-45...等高速接口，在使用接脚不亚于标准接口，同时也形成ESD问题导入设备的常见管道，以下将介绍以TVS(Transient Voltage Suppresser)二极管方案(瞬时电压抑制器)防止ESD问题凿穿关键应用芯片，透过设置TVS改善设备或芯片对凿穿电压／电流的对应强度，同时讨论针对行动装置、消费性电子的设计典型应用案例。
小型化设计方案 更须重视ESD设计
在时尚流行趋势的推波助澜下，电子设备趋向采取更轻、更薄、效能更佳等应用设计。为达到上述产品开发目的，设备必须使用更小型化设计的元器件方案，但小型化元器件本身也会因为材料限制，使得原有因应外部ESD问题能力受到影响，如为了缩小载板面积采用高密度多层板、更细窄的线路布设、应用更高晶体管密度之整合芯片，都会造成ESD问题呈倍数呈现。只要设计方案为了节省体积而缩减ESD防护等级，便会让外部ESD问题造成电子电路之影响扩大。
在进行电子电路之ESD防护设计，必须理解ESD保护的方法。一般为电路保护目的开发的整合组件，所能因应的问题条件也不同，设计时必须了解关键保护组件的特性与使用情境，例如，在箝位电压组件TVS方面，使用时为专门用来吸收外部ESD发生的能量、同时保护电路系统免受ESD损害内部固态组件，最佳的应用状态为设计方案刚好达到ESD可能产生的安全工作范围。
一般保护组件都是设计来吸收突发、大量外部能量，而组件的设计方案可能会让组件导致具较高箝位电压，或是让保护电路本身的电阻、电容值过高，反而造成无法有效减小ESD问题造成之损害，而TVS组件可以改善阻抗过高与等效电容等关键问题。
选用合宜TVS 需注意组件参数
选用TVS组件仍须考虑几个关键参数，而处理瞬间高额脉冲导致组件损坏，最佳的对应方案为将瞬间突波产生的高额电流量、自保护电路中快速旁路引导排除。而TVS可设计于电路与受保护的区块电路并连设计，当ESD产生的外部突波高电流问题时，TVS组件快速形成极低阻抗之电子回路，瞬时将高额电流引导至二极管引开、进而达到保护关键组件之设计目标。
当TVS保护机制作动后，会持续地提供低阻抗引导高额电流保护过程，但当电路中脉冲突波高额电流问题解除后，TVS随即自动转换回原有的高阻抗状态，让整体电路返回正常运作状态。
但观察整个TVS作动条件、保护过程会发现，TVS经过多次保护程序作动后，会在一定的工作限定范围内开始出现组件退化，出现如反应速度趋慢或是回复时间变长等问题，而TVS遭多次高额ESD防护过程后，也可能因为组件退化出现损坏状态。
