大家早上好，PIC的I/O能抵抗多高的静电？ ESD

只看该作者 · 2009-11-20 08:42

本帖最后由 hsw_21 于 2009-11-20 08:45 编辑

怎么增强电子产品的防静电能力？
是防止静电，还是疏导静电？

有点大禹治水的感觉：）

2万 · 2009-11-20 09:27

静电测试有很多种模式，简化点的说法：4KV

至于是防止还是疏导，一般来说，静电的产生基本是防不胜防的，所以对付ESD的方法首先是尽量提供一个静电泄放的电气通道，其次是通过合理的管理手段和设备尽量控制少产生静电，再其次是尽量提高器件的耐静电能力，但随着半导体工艺的不断升级，半导体线径的不断降低，ESD的问题越来越严重，也越来越难以处理，呵呵，也许未来会出现一个新的职业：ESD设计师，专门负责产品设计时的ESD处理策略。

只看该作者 · 2009-11-20 10:19

本帖最后由 hsw_21 于 2009-11-20 10:26 编辑

谢谢叶公，

昨天我用静电枪 15kv 对着PIC的 I/O 端口打静电，连续打了两个i/o口，结果两个都挂了：（
两个I/O口不能用了，MCU还是可以正常运行。

（本来是空气放电15kv，后来我闲着没事就来着一个接触放电15kv，试验了一把）

但是在PIC的datasheet上，我还没看到关于i/o口防静电的参数？

2万 · 2009-11-20 10:24

型号？！

只看该作者 · 2009-11-20 10:26

PIC16F727

2万 · 2009-11-20 10:29

16系列里面，不算16F5X系列，估计16F72X指标最低，16F19XX可能和16F72X差不多。

半导体线径决定的。

只看该作者 · 2009-11-20 18:26

关键字： ESD TVS 压敏电阻

作者：孔文

ESD对电子设备造成的困扰从未中断过，专家们研究出了压敏电阻、聚合物以及瞬态电压抑制器（TVS）等产品与之抗衡。在种类繁多的ESD保护产品中，究竟哪一款器件最适合你的产品？如何制定电子设备ESD保护策略？一起来看看安森美半导体的专业建议。

外部保护器件，ESD的最佳“门神”

安森美半导体亚太区标准产品部市场营销副总裁麦满权指出，电子设备需要使用外部保护器件，除了因为：产品的功能集成化造成I/O接口的增多，为ESD进入电路及电压敏感型元件提供了有效路径；产品外观小型化，使得IC更容易受到ESD损坏；以及强制性ESD抑制标准IEC61000-4-2的推出这三点之外，最重要的是，可以将外部保护器件置放在连接器或端口处，在ESD进入电路板之前就有效的抑制ESD事件的发生。

对于电子设备来说，ESD无孔不入。以手机为例，按键、配件插口、扩音器、扬声器以及电池接口等，都是ESD的绝佳“入侵”路线。为了保护电路以及电压敏感型元件，电子设备中需要使用许多个ESD保护器件，基于成本和体积的考虑，人们想到把ESD保护集成到CMOS芯片中去。麦满权指出，这种方式目前是可行的，但是随着半导体工艺的发展，这种集成ESD保护的方式将会受到硅片面积的限制。在1.5μm工艺下，2KV ESD保护所需要的IC面积只是整个芯片的几十分之一，但是当半导体工艺向65nm 以下转移时，ESD保护所使用的硅片面积过大，CMOS芯片将很难容纳下ESD保护功能。况且，当工艺越来越精细的时候，电子设备对ESD保护的要求就越高。因此，麦满权断言：有效的ESD保护是不能完全集成到CMOS芯片中的。

安森美半导体亚太区标准产品部市场营销副总裁麦满权

平衡成本与性能，聪明的完成ESD保护

电子设备厂商通常面临高性能与低成本两难全的困境，该如何平衡如何选择呢？我们先从器件选择入手为大家进行分析。

首先比较一下压敏电阻和TVS的性能。安森美半导体分立产品部资深保护和合规专员Robert Ashton介绍，压敏电阻和TVS都是采用了电压钳位的保护策略，但是通过分别对其进行符合IEC61000-4-2标准的+/-8KV接触放电，分析捕获的IEC应力波型可以得知，TVS保护性能强过压敏电阻很多倍。Robert Ashton解释说，压敏电阻采用物理吸收原理，每经过一次ESD事件，材料就会受到一定物理损伤，形成永久性的漏电通道，而TVS是采用的半导体钳位原理，在经历ESD事件时，瞬间将能量传递出去，对器件本身并无影响。麦满权形容TVS的这种ESD保护方法如同打太极，将敌人的力量化解开来，而压敏电阻则是象“少林”一样，用自己的健康一次次硬扛敌人的打击，很容易内伤。因此，无论是从产品的使用寿命还是可靠性来看，TVS都是不错的选择。有厂商表示，之所以会选择压敏电阻来进行ESD保护，是因为相较于TVS来说，使用压敏电阻可以降低成本。麦满权认为并不尽然。他举了个例子：曾经有个客户基于成本考虑，选择了压敏电阻进行ESD保护，结果该公司卖去北方的产品因为返修率太高而被退货。经分析，造成退货的原因是由于北方太干燥，导致ESD事件频发，压敏电阻屡屡发生泄漏，而导致该电子产品受损，结果，退货带来的损失远大于器件成本的增加。

安森美半导体分立产品部资深保护和合规专员Robert Ashton

其次，我们来谈谈ESD保护单个器件的选择与ESD阵列选择的择衷。很多电子设备厂商基于产品体积的考虑，会倾向于选择ESD阵列。麦满权指出，厂商需要理性分析产品的实际需要，慎重选择。由于ESD保护器件需要靠近I/O端口处放置，才能更有效地进行ESD防护，所以要充分考虑PCB布局。例如，手机扬声器和扩音器相隔较远，不适合采用ESD阵列。此外，如果厂商在产品PCB完成之后再考虑增加ESD保护器件时，也需要考虑走线问题，否则，为了采用ESD阵列而导致走线不方便、需要扩大PCB板面，就很不划算了。

最后，当厂商希望缩小电子设备体积的时候，常常会认为器件封装越小越好。安森美半导体认为还需要考虑代工厂贴片工艺是否跟得上。安森美半导体在小封装设计上有很大的优势。目前该公司最小的SOT-1123封装器件比SOT-723封装外形少了58%，重量轻了20%。如此小的封装并不是适合每一家厂商使用。当代工厂贴片技术有限的时候，采用该小封装器件可能会导致焊接时器件偏离焊盘，增加次品率。

安森美半导体还利用电压捕获测试夹具，现场演示了该公司产品与竞争对手产品比较所具有的优势。麦满权指出，安森美半导体并不满足于仅仅产品性能具有优势，他们还在整体解决方案以及技术支持服务上下足功夫，帮助客户完成优秀的ESD保护设计。随着电子技术的飞速发展，让我们期待着更加优秀的电子设备不断涌现。

只看该作者 · 2009-11-20 19:43

TVS 选用原则
TVS 作为电子系统的保护器件，正确的选用是很重要的。首先应了解电子的工作条件及可能发生的意外的电源的性质，然后
按
照以下的原则选用适合的 TVS 器件：

1 、反向变位电压（ VR ）应等于或略高于电路的正常工作电压。这样可以确保不因 TVS 的接入而影响电路的正常工作。注
意，在交流电路中，交流工作电压需乘 1.4 倍取其峰值来确定应选用的变位电压。

2 、反向击穿电压（ VB ）不小于电路的最大允许工作电压。如果在最大允许工作电压下， TVS 进入击穿状态。将使电路中
的漏电流增大，而影响电路的正常工作。

3 、最大箝位电压（ VC ）必须小于电路的最大允许安全电压。即在箝位电压下，不会损坏电路中的任何元器件。

4 、最大峰值脉冲功率（ PM ）必须大于电路内部或外部可能出现的峰值脉冲功率

只看该作者 · 2009-11-20 19:44

压敏电阻：
压敏电阻选用原则：
对信号传输线路，进行ESD防护，须考虑：
1.压敏电阻最大工作电压大于电路工作电压；
2.压敏电阻电容量与信号传输速率相匹配，即压敏电阻在信号传输时，对信号没有衰减；
3.压敏电阻耐ESD能力与整机要求相符。
4.在满足信号传输质量时，尽可能选用电容量大的压敏电阻，这样ESD保护效果优良，而且提高了能量吸收能力。【电容量大，可能会对触摸按键效果有影响，需要测试验证】

对电源线路，进行感应过电压、操作过电压防护，须考虑：
1．压敏电阻最大工作电压大于电路工作电压；
2．压敏电阻的最大峰值电流、能量耐量须大于电路中可能出现的感应过电压、操作过电压幅值。在电路结构、空间位置、设计成本许可的条件下，尽可能选用电容量大或尺寸大的产品，提高了能量吸收能力，增加使用可靠性。