电容到底能抗多大的静电
在硬件电路设计中,ESD防护是必不可少的环节。对于ESD的防护,我们大多会选择在信号线接近IO口位置加上TVS下地。或者在信号线上串联合适阻值的电阻。除了这些最常用的方法外,我们有时还会通过信号线并联电容来进行ESD防护。
首先,先带大家了解一下ESD模型
目前的ESD模型主要分为以下3类:
Human Body Model,人体模型:带静电的人手触摸芯片;
人体就等效一个150pf的电容和电阻串联,带静电后,触摸芯片的瞬间产生高瞬态电压,电流放电对芯片造成损坏;
MM:Machine Model,机器模型:如机械手臂带了静电后接触芯片;
机器积累了静电后,等效为一个200pf电容,电阻为0(因为机器为金属,忽略其电阻),接触到芯片的瞬间产生高瞬态电压,电流放电对芯片造成损坏;
CDM:Charged Device Model,充电器件模型:芯片在存贮运输过程中产生静电;
对于 大多数硬件设计人员来说,我们接触到最多的模型即为HBM模型,其包含两种测试规格,一种是IEC61000-4-2,一种则是AEC-Q200-002。
硬件设计出来的产品往往有很多认证,其中CE认证中的规格即为IEC61000-4-2。同时测试分为空气和接触测试。需要用到我们熟悉的静电枪,图示为静电枪发生器的电路简图。
RC为充电电阻,Cs为充电电容,Rd为放电电阻,即当充电开关打开时,放电开关关闭,直流高压电源给Cs充电;反之,则为Cs存储的电荷释放给被测设备。
对于一个10KV 150pF的模型来说,其含有的能量为Q=CV。假如能量全部被释放掉,Cx=10NF的瞬间电压会达到10KV*150Pf/(10nF+150pF)=147.78V。同时电容还存在着击穿电压值,要想使得10NF电容在10KV静电干扰下不被击穿。其击穿电压必须大于147.78V。
电容虽在一定程度可以防静电,但是并不适用于高频信号的线路上,过大的容值会产生失真。同时其与ESD器件相比又有着以下的区别。
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