随着高品质电子产品中的元件不断缩小，电路变得越来越灵敏，加上由于在製造时採用深次微米硅晶製程，而使其越来越难以保护。瞬态过压事件会导致软故障、潜在错误或甚至引发灾害。

　　静电放电(ESD)就是常见的瞬态过压。事实上，现在半导体厂商生产的IC通常配有最低水準的ESD保护，只是这种保护水準一般较低(500V)。而且目前用户现场使用的ESD测试模型也与业界所见的迥然不同。

　　设计工程师必须注意的是，在产品的日常使用过程中，可能会出现较高的ESD威胁。例如，当人们从地毯上走过时，就会产生超过15kV的ESD，如果这种程度的ESD被释放到USB埠，那么将严重损坏晶片内的保护电路，进而损害保护电路所保护的电路系统，使USB因此失效，无法再度使用。

图1：通用I/O埠ESD电流路径。

　　敏感IC所需的电路保护

　　一个典型的例子显示，全球电子製造商与其元件供应商之间合作的密切程度，就是针对问题开发出解决方案的关键。去年，一家生产消费电子产品、行动通讯和家电产品的主要製造商寻求Littelfuse的援助以解决一个潜在的严重问题。他们发现关键的IC经常因为USB埠而损坏。发生问题的这颗IC主要提供Wi-Fi连接使液晶电视变得‘智慧’。该公司已针对多个不同的元件进行测试，只能取得最大3.5kV的系统ESD抗干扰。其他公司的ESD解决方法都无法满足其保护的要求。在调查了设计以及瞭解目标ESD抗干扰程度后，Littelfuse确定能够提供一种满足该公司需要的元件。

　　Littelfuse在中国无锡设立的生产和测试中心为该公司确定了合适的解决方案。在进行应用级试验过程中，Littelfuse展示动态电阻对于系统级性能的重要性。动态电阻是抑制器的有效电阻，同时也能抑制ESD脉衝。这是确定一款元件如何有限分流ESD脉衝的关键因素，最终可确定IC是否能得到保护。

　　另一种相应的方法是测试保护元件V-I曲线是否具有较缓坡度以及较低的动态电阻。透过测试具有各种动态电阻的不同现成元件，可确定动态电阻约为0.25Ω(以传输线脉衝TLP测定)的元件足以保护IC。最终，Littelfuse确认可按需要的波形係数设计一种新型元件，其动态电阻十分接近相应的要求，同时电容器又足够低，可以保持USB埠讯号的完整性。

图2：动态电阻图示。

　　低电容ESD保护元件

　　4个月后，Littelfuse成功开发出SP3031-01ETG。它包含2个低电阻导向二极体、一个箝位TVS二极体，叁款元件全都整合在大小仅为1.0×0.6mm的0402封装中。

　　通常，电容器和动态电阻彼此互不相容。二极体越大，电容器就越大，但额外区域提供的动态电阻会比较低。因此，有很多时候，客户只得捨弃讯号完整性(即高电容器)以取得较低的动态电阻(即较好的箝位)。在这种特殊情况下，高速USB可以大约1~2pF的电容执行，但客户的目标是小于1pF，以确保实现最佳的讯号完整性。除此之外，该目标还要求较低动态电阻值，而这一般常见于电容器为15~20pF的产品中。这种新的解决方案要求使用专利半导体硅晶製程以及硅晶设计技术。

　　事实上，如果客户能够与其元件供应商在其位于中国的製造地会面，亲眼目睹测试的进行以及元件与整个系统的相互配合情况更好。这是一次可以更有效瞭解单个ESD元件，以及整个系统ESD抗干扰之间关係与性能的机会。此外，透过此次分析，我们还可得出结论：为了保护60吋智慧电视免于ESD干扰，可採用0.6mm2的硅晶。